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면역 Immunodominant epitope #
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Category
Biology

Introduction #

Immunodominant epitope (면역 우성)란 적은 양의 antigenic deteminant으로도 면역체계가 인식하고 항체를 형성하는 등 면역 반응을 가동할 수 있는 epitope를 말한다. 즉 항원이 가지고 있는 여러 epitope (항원결정기) 중 T cell 또는 B cell이 더 잘 인식할 수 있는 epitope로써 이를 이용한 백신 개발이 진행되고 있다.

CD4 T cell immunodominance #

항원의 특정 서열이 MHC (Major histocompatibility complext)에 결합함으로써 T cell은 항원을 인식할 수 있게 된다. MHC가 감염을 인식하면 cytotoxic T cell이 이를 인식하여 면역 반응을 시작하게 된다.

그림 1. The interaction of T cells with MHC molecules. (출처 : bio1151b.nicerweb.net)

CD4를 가진 T cell은 주로 보조 T세포 (Helper T cell)로써 역할을 하게 된다. 위키백과에 따르면 보조 T세포의 역할은 다음과 같다.

보조 T세포는 세포독성작용이나 식세포작용을 하지 않으며, 감염된 (체)세포나 항원을 직접 죽이지도 못하기 때문에 다른 면역 세포들이 없는 상태에서는 무용지물이다. 보조 T세포(Th cell)는 다른 면역 세포들을 활성화시키고 지휘하는 역할을 하며, 특히 면역계에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 보조 T세포는 B세포의 항체 생산과 세포독성 T세포의 활성화, 대식세포를 비롯한 식세포의 항박테리아 활동 촉진 등에 필수적이다. 보조 T세포, 또는 도움 T세포라는 이름이 붙여진 것도 이처럼 다른 세포의 활동에 많은 도움을 주고 있기 때문이다. 보조 T세포의 중요성은 HIV의 경우에서도 확인된다. HIV는 보조 T세포와 같은 CD4+세포들을 감염시킨다. 따라서 이 바이러스에 감염되면 보조 T세포의 수가 꾸준히 줄게 되며, 익히 후천성 면역 결핍증(AIDS)이라고 알려진 증상을 나타낸다.

Sant, Andrea J. 등 (2013)에 따르면 CD4 T cell의 면역 우성이 항원 단백질 (epitope)의 kinetic stablility에 의해 결정된다고 한다. 면역 우성을 나타내는 항원 단백질은 매우 느린 off-rates (t1/2 > 75h at pH 5.3)를 보인 반면 그렇지 않은 다른 항원 단백질은 보다 빠르게 분리되었다고 한다 (t1/2 < 10h). 따라서 MHC class II에 결합하는 아미노산을 변화시켜 좀 더 오래 결합하도록 함으로써 면역 우성을 조절한다면 백신 개발에 있어 더욱 효율성을 높일 수 있을 것이다.

Human immunodominant CD8 antigens in tuberculosis #

npj Vaccinesvolume 2, Article number: 8 (2017)에 따르면 Mycobacterium tuberculosis를 이용한 Bacillus Calmette-Guerin 백신결핵 (Tuberculosis)에 주로 사용되고 있는데 백신을 사용했음에도 여전히 발병률과 사망률이 높아 문제인 상황이다. 논문에서는 positive response를 보이는 상위 5%의 peptide pool에서 얻은 antigen을 immunodominant라고 간주하여 74개를 발견하였다. 그중 16개만 기존에 보고가 되어 있었던 것으로 결핵 백신의 예방 효과 증진에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Cancer immunodominant epitopes #

바이러스에 의해 유발되는 암을 제외한 대부분 세포가 발현하는 수많은 epitope들은 사실 암세포 특이적이라기보다는 정상 세포에서도 발현되지만, 암세포에서 더 많이 발현되는 것으로 이 때문에 개발된 백신에 의해 정상 세포도 공격받기 때문에 부작용을 유발하기도 한다.

Song, Liwen 등은 foreign immunodominant peptide (GP33)과 CpG, cisplatin을 함께 투여할 경우 antigen-specific cell-mediated 면역 반응을 유도할 수 있음을 보고하였다(Song, Liwen, 2014).

Reference #

  • Song, Liwen, et al. "Cancer immunotherapy using a potent immunodominant CTL epitope." Vaccine 32.46 (2014): 6039-6048.
  • Sant, Andrea J., et al. "The control of the specificity of CD4 T cell responses: thresholds, breakpoints, and ceilings." Frontiers in immunology 4 (2013): 340.
  • Carmicle, Stephanie, N. Kalaya Steede, and Samuel J. Landry. "Antigen three-dimensional structure guides the processing and presentation of helper T-cell epitopes." Molecular immunology 44.6 (2007): 1159-1168.
  • Dai, Guixiang, N. Kalaya Steede, and Samuel J. Landry. "Allocation of helper T-cell epitope immunodominance according to three-dimensional structure in the human immunodeficiency virus type I envelope glycoprotein gp120." Journal of Biological Chemistry 276.45 (2001): 41913-41920.
  • Lazarski, Christopher A., Francisco A. Chaves, and Andrea J. Sant. "The impact of DM on MHC class II–restricted antigen presentation can be altered by manipulation of MHC–peptide kinetic stability." Journal of Experimental Medicine 203.5 (2006): 1319-1328.

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