면역 병리학의 발달과 개념

면역 병리학은 면역 조직 화학이라고도 하며 조직 내의 특정 물질을 항원-항체반응을 이용하여 특이적으로 검출하는 방법으로써 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 이번 장에서는 면역 병리학의 발달과 기본 원리, 그리고 개념에 대해 알아보겠습니다.

면역 병리학의 발달

 

면역 병리학의 발달

면역 병리학의 역사는 1941년 쿤스 등에 의한 형광항체법의 개발로부터 시작되었습니다. 미국 하버드대학의 쿤스는 항체단백질에 형광염료를 표지 하는 아이디어를 가지고 크릭, 존스와 함께 항혈청에 안트라센 이소시안산염을 표지하여 폐렴구균의 균체를 특이적으로 검출하는 데 성공하였습니다. 그는 또한 같은 해에 오늘날에도 널리 사용되고 있는 형광염료인 FITC를 버린너와 함께 합성하여 항체에 결합시켜 세균을 검출할 수 있음을 발표하였습니다. 형광항체법의 기초는 이 시기에 완성된 것입니다. 면역 병리학의 기법은 그 후 많은 개량과정을 거치게 됩니다. 1950~60년 사이에는 항체의 표지자로 여러 물질들의 응용이 시도되었습니다. 그중에서도 싱거에 의해 개발된 페리틴 표지 방법은 전자현미경적 면역 조직화학에 있어 우수한 기법으로서 현재에도 이용되고 있습니다. 특이 1960년대 후반에 나카네와 피어스에 의해 개발된 과산화효소를 표지자로 사용하는 효소 항체법은 반응생성물을 명시야로 관찰할 수 있고 광학 현미경과 전자현미경의 양쪽에 적용할 수 있으며 표본을 장기간 보존할 수 있어서 그 후 많은 연구자나 기술자들에 의해 채택되어 현재까지 널리 사용되고 있습니다.

 

면역 병리학 반응의 기본원리

면역 병리학은 항체가 특정 항원물질에 결합하는 성질(항원-항체 반응)을 이용하는 것으로 그 결합부위로부터 항원의 존재 부위를 검출하는 방법입니다. 항원-항체 반응물은 그대로는 현미경하에서 관찰하는 것이 불가능하기 때문에 항체를 육안으로 볼 수 있도록 표지자를 붙인 후 그 표지자를 발색시켜 간접적으로 특정 물질을 검출합니다.

항원-항체 반응에서는 항원에 대한 항체의 결합이 매우 특이적이라서 항체는 대응하는 항원물질 이외에는 결합하지 않을 뿐만 아니라 검출 민감도에 있어서도 일반 염색법에 비해 매우 우수한 것이 특징입니다. 면역조직화학적 방법이 실제적으로 어느 정도의 민감도를 가지고 있는가에 대해서는 면역반응을 이용한 각종 검사법으로 각종 반응이 어느 정도의 민감도를 갖고 있으며 어느 정도의 단백질 농도에서 적당한가에 기초하고 있습니다. 형광항체법의 민감도는 방사성면역전기영동법이나 방사면역측정법에 비해 높은 것으로 보고되고 있습니다.

 

면역학의 기본 개념

1. 항원

면역학의 발전 초기 '항원'은 생체에 들어가 항체를 유도하는 물질이라고 정의하였습니다. 그러나 생체에 들어온 이물질은 항체 생성, 즉 체액성 면역반응을 유도할 뿐만 아니라 세포성 면역의 행동세포도 유도시키므로 다시 항원은 생체에 들어가 숙주의 면역계를 자극하여 체액성 면역반응과 세포성 면역반응을 유도하는 물질이라 정의하게 되었으며 이로 인해 항원 대신 면역원이란 용어를 사용하게 되었습니다. 일반적으로 면역원이란 1,000 달톤 이상의 고분자물질로서 항체와 결합할 수 있는 구조를 가집니다. 항체와 결합하는 항원 부위를 항원결정기 또는 에피토프라고 하고 에피토프에 결합하는 항체분자 부위를 파라토프라 부릅니다. 면역원은 한 분자 당 최소 한 개 이상의 에피토프가 존재하는 것으로 알려져 있습니다.

항원 또는 면역원으로 작용할 수 있는 능력을 각각 항원성 또는 면역원성이라 부릅니다. 이 때문에 외부에서 들어온 이물질이 면역반응을 유발하는 능력을 면역원성, 면역반응의 결과로 생긴 항체나 행동세포가 이물질과 작용하는 능력을 항원성으로 구별하여 사용하기도 합니다. 항원이 갖는 성상을 면역반응을 유도하는 면역원성과 항체와 반응할 수 있는 항원성으로 구별하면 대부분의 항원은 면역원성과 항원성을 모두 가지고 있습니다. 이 두 가지 성상을 가진 항원과 달리 분자량이 작은 합텐이라는 물질은 단독으로 생체에 투여하였을 경우에는 면역반응을 유도하지 못하지만 합텐을 운반체에 결합하여 투여하면 항체가 만들어집니다. 이렇게 만들어진 항체는 운반체와 결합하지 않은 합텐과도 반응합니다.

 

2. 항체

항체는 과거 항혈청이라 불린 것처럼 면역된 동물의 혈청이 사용되었습니다. 항혈청은 필요에 따라 정제하거나 흡수조작을 하여 사용합니다. 물론 현재에도 많은 항혈청이 이용되고 있습니다. 항혈청은 정제된 항원물질을 토끼, 당나귀, 염소, 마우스 등의 동물에 면역시켜 얻습니다. 이렇게 얻어진 항혈청 내에는 면역된 동물이 본래 가지고 있는 항체성분 및 정상 혈청성분 등이 함유되어 있습니다. 또한 항혈청에는 면역한 항원에 대한 항체성분도 함유되어 있는데 그 항체는 여러 개의 항원결정기에 대한 집합물입니다. 즉 한 종류의 항원으로 면역하여도 항원 표면 위에 있는 여러 항원결정기에 대한 항체생산세포가 만들어져 항혈청 내에는 이들 세포에서 생산된 모든 항체가 존재하는데 이를 흔히 다클론 항체라 합니다. 다클론항체에는 하나의 항원에 대해 여러 종류의 면역글로불린 클래스가 포함되어 있으며 각 클래스 항체는 항원에 대한 친화성도 다릅니다. 이에 비해 단클론항체는 항원물질의 특정 항원결정기에만 반응하는 항체입니다. 즉 한 개의 항체 생산세포로부터 얻어진 항체입니다. 따라서 단클론항체는 단일 항원특이성을 가지며 면역글로불린 클래스도 한 종류로 순수한 항체를 말합니다. 따라서 항혈청을 항체로 사용하는 경우는 특정 면역글로불린 클래스를 정제하여 사용하지 않는 한 그 혈청 내에 함유된 면역글로불린 클래스를 고려할 필요가 없습니다.