면역체계는 병원성 침입자를 인식하고 구체적이고 적절한 면역 반응을 유도하도록 설계되었습니다. 면역체계가 비자기(nonself)와 자기(self)를 구분하지 못하고 항원으로부터 숙주를 보호하기 위한 반응을 이끌어 내면서 자가면역 질환이 발생합니다. 자가면역을 막고 자가 분자에 대한 면역내성(immunological tolerance)을 구축하기 위한 몇 가지 예방 메커니즘이 존재합니다. 면역내성이 깨어질 경우 자가면역질환을 유발할 수 있습니다. 자가면역 질환은 특정 기관(류마티스 관절염 (RA))에 국한되거나 전신(전신성 홍반 루푸스(SLE))에 나타날 수도 있습니다. 약 100개의 자가면역질환이 밝혀졌으며 가장 대표적인 것은 제1형 당뇨병 (T1D), RA, SLE, 염증성장질환(IBD), 다발성 경화증 (MS)입니다.1
면역학적 내성은 무엇입니까?
면역내성은 면역체계가 자기 분자, 세포 또는 조직을 표적으로 삼는 능력입니다. 건강한 사람의 경우, 자가 분자를 공격하는 경향이 있는 림프구는 negative selection 되어 흉선에서 제거됩니다 (중심 내성, central tolerance). 흉선을 빠져나간 후 성숙 T 세포는 말초 내성(peripheral tolerance)이라는 메커니즘에 의해 대부분의 자가 반응 T 세포가 소실됩니다. B 세포가 자기 표면 항원에 대한 항체를 발현하는 경우 클론 결손 (clonal deletion)을 통해 제거됩니다. 또한 T regulatory cells (Treg)는 말초 면역 내성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이 엄격한 통제 하에서도 일부자가 반응 T 및 B 세포는 주변으로 새어 들어갑니다. 대부분의 경우 무해하지만 (생리적 자가면역, physiological autoimmunity), 선천성 면역과 적응성 면역 모두에 심각한 조절 장애를 유발하여 조직 손상 (병리학적 자가면역, pathological autoimmunity)을 일으킬 수 있습니다 .1
다양한 자가면역질환의 표적 및 면역 모니터링
자가 면역 질환의 대상이 다양하기 때문에 각각 고유의 특성을 가지고 있습니다.
제1형 당뇨병 (T1D, Type 1 diabetes)
T1D에서 면역 체계는 췌장의 인슐린 생산 세포인 베타 세포를 공격합니다. HLA 유전자형 및 자가 항체와 같은 몇 가지 면역 바이오 마커가 T1D와 관련이 있습니다. T 세포는 췌장 베타 세포의 파괴를 목표로 하는 면역 성분이기 때문에 T 및 B 세포 profile과 함께 자가 항체를 분석하면 질병 특징에 대한 더 많은 통찰력을 제공하고 질병 진화 및 치료에 대한 반응을 모니터링하는 데 도움이 됩니다.2
류마티스 관절염(RA, Rheumatoid arthritis)
류마티스 관절염에서 관절을 둘러싸고 있는 활막은 부종, 통증 및 염증을 유발하는 면역 세포의 표적이 됩니다. 이러한 만성 염증 반응은 활막을 두껍게하여 뻣뻣함을 유발하고 관절의 적절한 움직임을 제한하며 관절을 점진적으로 변형시키고 연골과 뼈를 파괴할 수 있습니다. 질병 발병 전 항시트룰린화 된 항체와 류마티스인자 (RF)가 대부분의 RA 사례에서 발견됩니다. 골수 세포, 특히 대식세포, B세포 계통 및 사이토카인 프로파일이 질병의 여러 단계에서 활막에서 검출될 수 있습니다.3,4 종양괴사인자(TNF)와 같은 염증전구 사이토카인(Proinflammatory cytokines)은 류마티스 관절염 병리학에서 중요한 역할을 합니다. 항 TNF 수용체를 사용하면 TNF를 생물학적으로 비활성화하고 TNF의 염증 활성을 감소시킬 수 있습니다.5
전신 홍반성 루푸스(Systemic lupus erythematosus, SLE)
SLE는 B세포 항상성이 가장 많이 변하는 자가면역질환입니다.4 SLE 초기에 CD27+ 및 CD27− B세포의 절대 수가 감소하고 IgD+CD27+ memory B 세포의 비율이 감소합니다. 질병 활동이나 상태에 관계없이 UM B 세포의 손실은 거의 모든 SLE 환자에서 발견됩니다. 따라서 항핵 항체 (antinuclear antibodies, ANA)양성과 같은 다른 임상적 인자와 함께, B 세포 profiling은 루푸스 질환과 관련된 잠재적 인 바이오 마커를 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 4,6
다발성경화증 (Multiple sclerosis, MS)
MS는 중추 신경계 (CNS) 장애를 유발하는 탈수초성 자가면역 질환(demyelinating autoimmune disease)입니다. 다발성경화증은 독특한 cytokine signature profiles과 관련이 있습니다. CD74 (MHC class II invariant chain)와 같은 세포 표면 마커는 유세포 분석으로 질병 활동 및 진행을 모니터링할 뿐만 아니라 치료의 임상 효능을 평가할 수 있습니다.7 혈액의 CD19 + CD5 + B 세포 및 CD8 + perforin + T 림프구의 백분율과 같은 다른 마커들도 재발 완화 반복성 다발성 경화증 환자에서 인터페론-베타에 대한 반응을 예측할 수 있습니다.8 또한 CD19 및 CD20 계수는 임상의가 CD20 + B 세포를 대상으로하는 단일 클론 항체인 rituximab 의 치료 효능을 평가하기위해 사용됩니다.9
자가면역 연구를 위한 유세포 분석 기반 assays
유세포 분석 기술은 자가 면역에서 면역 세포 집단의 표현형과 기능을 연구하는데 일반적으로 사용됩니다. Total T 및 B 림프구 비율과 면역 세포 비율 (CD4/CD8, suppressor/cytotoxic cells)은 일부 자가면역 질환을 확인하는 데 사용됩니다. 단일 클론 항체의 특이성은 유세포 분석을 질병 특이적 바이오 마커를 조사하는 신뢰할 수 있는 방법으로 만듭니다. 유세포 분석은 면역 모니터링 연구에서 CD4+/CD8+ (helper/suppressor) cytotoxic T림프구 비율 평가, 자가항체 검출 및 HLA-DR + T 림프구 측정에 이상적입니다.
자가 면역 질환 발병에서 B 세포의 역할에 대해 알아가면서, B 세포를 표적화하는 것이 자가 면역 질환을 해결하기위한 대체 방법으로 등장했습니다. Memory 및 effector B 세포는 병원성 항체의 생성을 방지하고 이후 사이토카인의 합성을 차단하기 위해 표적화 될 수 있습니다. 항 -CD20 단일 클론 항체는 naïve B 세포와 장기 생존형 형질 세포(long-lived plasma cells)를 유지하면서, memory B 세포를 특이 적으로 표적 화할 수 있습니다.10 유세포 분석 패널은 분화 후기 단계에서 B 세포를 식별하고 T CD4 +/CD8 subsets을 측정하는데 효과적으로 구성할 수 있습니다 .11
유세포 분석은 TCRα / β DN T 세포(자가 면역 림프 증식 증후군 (ALPS, autoimmune lymphoproliferative syndromes )에서 상승), FOXP3 + CD25 + CD4 + Treg ( lipopolysaccharide-responsive and beige-like anchor protein (LRBA) 의 변이로 인해 발생하는 공통 가변성 면역부전 common variable immune deficiency (CVID)-like disease 에서 감소), FOXP3+CD25+ (STAT3 유전자 변이로 인한 일부 ALPS 유사 증후군에서 감소) 12와 같은 다른 유용한 바이오마커를 검출하기 위해 활용할 수 있습니다. 유세포분석은 자가면역질환 증후군을 이해하는데 필요한 강력한 방법입니다.
자가면역연구를 위한 BD Biosciences solution
BD Biosciences는 다양한 선택범위의 연구용 유세포분석 장비 - 광범위한 응용 분야에서 일상적으로 사용할 수 있는 장비 및 heterogeneous cell population에서 rare cell populations 과 독특한 표현형을 검출하고 분석하기 위한 high-parameter research cell analyzers-를 제공합니다.
Test 단위로 미리 조합된 ready-to-use 시약인 BD® Small Batch Reagents는 BD Horizon ™ Dri 기술을 활용하여 여러 면역 subsets을 효율적으로 측정할 수 있게 합니다. BD Horizon ™ Dri TBNK + CD20 패널은 B 세포을 측정하고, CD20 depletion therapies 대한 면역 반응을 평가하기위한 임상 연구에 사용할 수 있습니다. BD Horizon™ Dri Treg Panel을 사용하여 FoxP3+ naïve, transitional/effector Treg subsets을 확인할 수 있습니다.
BD Simultest™ Antibodies 는 두 개 이상의 마커를 동시에 분석할 수 있습니다.
9,000 개 이상의BD Horizon™ Dyes and Antibodies 포트폴리오는 다양한 면역 마커들을 확인하기 위한 최적의 panel을 만들 수 있도록 합니다. 표면에 receptor 가 적은 면역 세포를 측정하는데 이상적이며, 제품의 밝은 형광 은 샘플에서 희미한 밝기를 가지는 세포를 다른 세포와 쉽게 구별할 수 있게 합니다.
참조문헌
- Wang L, Wang F-S, Gershwin ME. Human autoimmune diseases: a comprehensive update. J Intern Med. 2015;278(4):369-95. doi: 10.1111/joim.12395
- Notkins AL, Lernmark A. Autoimmune type 1 diabetes: resolved and unresolved issues. J Clin Invest. 2001;108(9):1247-1252. doi: 10.1172/JCI14257
- Firestein GS, McInnes IB. Immunopathogenesis of rheumatoid arthritis. Immunity. 2017;46(2):183-196. doi: 10.1016/j.immuni.2017.02.006
- Wei C, Jenks S, Sanz I. Polychromatic flow cytometry in evaluating rheumatic disease patients. Arthritis Res Ther. 2015;17(1):46. doi: 10.1186/s13075-015-0561-1
- Zhao S, Mysler E, Moots RJ. Etanercept for the treatment of rheumatoid arthritis. Immunotherapy. 2018;10(6):433-445. doi: 10.2217/imt-2017-0155
- Nagafuchi Y, Shoda H, Fujio K. Immune profiling and precision medicine in systemic lupus erythematosus. Cells. 2019;8(2):140. doi: 10.3390/cells8020140
- Benedek G, Meza-Romero R, Bourdette D, Vandenbark AA. The use of flow cytometry to assess a novel drug efficacy in multiple sclerosis. Metab Brain Dis. 2015;30(4):877-884. doi: 10.1007/s11011-014-9634-0
- Villarrubia N, Rodríguez-Martín E, Alari-Pahissa E, et al. Multi-centre validation of a flow cytometry method to identify optimal responders to interferon-beta in multiple sclerosis. Clin Chim Acta. 2019;488:135-142. doi: 10.1016/j.cca.2018.11.008
- Barra ME. Experience with long-term rituximab use in a multiple sclerosis clinic. Mult Scler J Exp Transl Clin. 2016;2:2055217316672100. doi: 10.1177/2055217316672100
- Du FH, Mills EA, Mao-Draayer Y. Next-generation anti-CD20 monoclonal antibodies in autoimmune disease treatment. Autoimmunity Highlights. 2017;8:12.
doi: 10.1007/s13317-017-0100-y
- Gatti A, Buccisano F, Scupoli M, Brando B. The ISCCA flow protocol for the monitoring of anti-CD20 therapies in autoimmune disorders. Cytometry. 2020. 1-12. doi: 10.1002/cyto.b.21930
- Cabral-Marques O, Schimke LF, de Oliveira EB, Jr, et al. Flow cytometry contributions for the diagnosis and immunopathological characterization of primary immunodeficiency diseases with immune dysregulation. Frontiers in Immunol. 2019;10:2742. doi: 10.3389/fimmu.2019.02742
자가면역 연구를 위한 BD 제품들은 연구용입니다. 진단용 또는 치료용으로 사용할 수 없습니다.
