MicroArray의 응용

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DNA 칩 이용한 백신 개발

이제는 감염성 질환 연구시 배양접시에서 배양을 하는 대신 침입자인 병균과 면역계 세포간의 상호 작용을 직접 관찰할 수 있을 것으로 보인다. 화이트헤드 생물의학 연구소(Whitehead Institute of Biomedical Research) 리차드 영(Richard Young) 박사팀은 여러 가지 박테리아에 대한 사람 마크로파지(macrophages)의 반응을 DNA 미세배열(microarray)을 이용해 관찰함으로써 더 안전하고 효과적인 백신을 만들 수 있을 것으로 보고 있다. 마크로파지는 인체를 보호하기 위해 병균을 처음 인식한 후 삼켜서 죽이는 첫 번째 보호단계인데, 나머지 다른 면역계에 경고를 하여 면역반응을 일으키도록 초회감작 세포(primed cell)로 변하는 등 여러 가지 기능을 한다. 또한 마크로파지는 경고 신호를 보내기 위해 전체 박테리아를 인지할 필요가 없으며 단백질이나 당 같은 특정 성분만 존재하면 활성화되는 것으로 나타났다. 이러한 사실을 통해 부작용은 적게 하면서 면역계를 자극할 수 있는 치료제를 디자인할 수 있을 것으로 보인다. 이 연구 결과는 2월 5일 자 PNAS(Proceedings of National Academy of Sciences) ! 지에 발표될 예정이다. 사람의 면역 메커니즘과 병균이 이 장벽을 넘어 공격하는 과정은 아주 복잡한데, DNA 미세배열을 이용하면 병균에 반응하는 동안 면역 세포에서 일어나는 여러 가지 유전자의 활성을 측정할 수 있다. 결국 감염 동안 병균과 면역계의 강도와 약점을 알 수 있는 것이다. DNA 미세배열 연구는 마크로파지의 방어 기작에 대해 자세하게 이해할 수 있도록 해주고 치료 목표로 삼는데 도움이 될 것이다. 예를 들어 결핵을 일으키는 Mycobacterium tuberculosis의 경우 병균과 싸우는데 관계되는 중요한 마크로파지 유전자를 활성화시키지 않으며, 마크로파지 안에서도 살아남아 병을 퍼뜨리는 병균 중 대표적이다. 연구 결과, M. tuberculosis는 다른 박테리아처럼 IL-12와 IL-15를 만드는 마크로파지의 반응을 촉진시키지 않는 것으로 나타났다. IL-12는 T-헬퍼 반응(T-helper responses)라는 면역계 기능을 활성화시키는데 기초적인 역할을 하며 쥐와 사람의 결핵균에 대한 내성을 만드는데 결정적인 역할을 한다. 마크로파지에서 IL-12 반응이 강하게 나타나지 않는 것은 M. tuberculosis가 숙주 방어를 뚫는 방법이 ? ?수 있으며, 실제 결핵 치료에 IL-12, IL-15를 이용할 수 있음을 의미한다. 또한 그램 양성이나 음성, 미코박테리아(mycobacteria)를 포함한 다양한 범위의 박테리아에 의해 촉진되는 마크로파지 활성 프로그램에 대한 흥미로운 특징을 발견했다. 활성 프로그램은 다른 항박테리아 반응에서 일어나는 것과 비슷한 일반적인 경고도 촉발하는 것으로 보였지만, 마크로파지에서 일어나는 대부분 변화는 바로 세포 표면 단백질과 신호 분자에서 일어났다. 이런 변화를 통해 마크로파지는 새로운 기능을 할 수 있게 되며, 다른 면역 세포의 성숙 과정과 비슷한 과정이 일어나는 것이다. 그런데 박테리아의 일부 성분만 있어도 경고 신호를 활성화시키는데 충분한 것으로 보아, 백신 개발에서 새로운 항원보강제(adjuvant)로 結淪?수 있을 것으로 보인다. 현재 열 쇼크 단백질(heat shock proteins)이 물망에 올라 있다. 경고 신호를 발하는 박테리아 성분은 'TLRs(Toll-like receptors)'라는 단백질 패밀리를 활성화시키므로, 이 수용체를 활성화시키도록 디자인된 작은 분자를 사용하는 것이 새로운 치료법이 될 수 있을 것으로 추측된다

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