비즈니스 기회
알레르기 반응의 첫 번째 단계를 식별
듀크-NUS 의과대학(Duke-NUS Medical School)의 과학자들은 사람이 땅콩, 조개류, 꽃가루 또는 집먼지 진드기와 같은 알레르기 항원에 노출된 후 첫 번째 도미노가 어떻게 쓰러지는지 확인했습니다. 학술지 '네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)'에 발표된 그들의 발견은 이러한 심각한 반응을 예방하는 약물 개발을 예고할 수 있습니다.
면역 세포의 일종인 비만 세포가 땅콩이나 집먼지 진드기와 같은 무해한 물질을 위협으로 오인하면 인식된 위협에 대해 즉시 첫 번째 생리 활성 화학 물질을 방출한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 피부 아래, 혈관 주위, 기도 및 위장관 내벽에 있는 비만세포가 미리 저장된 생체 활성 화학물질을 동시에 혈액 속으로 방출하면 즉각적이고 전신적인 쇼크가 발생할 수 있으며, 이는 빠른 개입 없이는 치명적일 수 있습니다.
세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 인구의 10% 이상이 식품 알레르기를 앓고 있습니다. 알레르기 발생률이 계속 증가함에 따라 전 세계적으로 음식으로 인한 아나필락시스 및 천식의 발병률도 증가하고 있습니다. 싱가포르에서는 어린이 5명 중 1명이 천식을 앓고 있으며, 식품 알레르기는 이미 아나필락시스 쇼크의 주요 원인입니다.
Duke-NUS의 팀이 현재 발견한 것은 이러한 생체 활성 화학물질을 포함하는 미립자 비만 세포 과립의 방출이 인플라마좀(inflammasome)이라고 불리는 세포 내 다중 단백질 복합체의 두 구성원에 의해 제어된다는 것입니다. 지금까지 이러한 인플라마솜 단백질은 면역 세포 내에서 자발적으로 조립되어 감염이 감지되면 면역 체계의 다른 부분에 경고하기 위해 수용성 화학물질을 분비하는 것으로만 알려져 있었습니다.
듀크-NUS의 신종 감염병 프로그램에서 일할 때 이 연구를 주도한 듀크 대학의 그레이스 커비 병리학 석좌교수인 소만 에이브러햄 교수는 "우리는 인플라마좀 성분이 일반적으로 세포 중심에 포장되어 있는 미립자 비만 세포 과립을 세포 표면으로 운반하는 데 놀라울 정도로 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 이 놀라운 발견은 아나필락시스 쇼크로 이어지는 비만 세포에서 시작된 일련의 사건을 방지하기 위해 개입할 수 있는 정확한 표적을 제공합니다."
Abraham 교수와 그의 팀의 유레카 모멘트는 비만 세포에 NLRP3 또는 ASC라는 두 가지 인플라마솜 단백질 중 하나가 결핍된 쥐를 관찰하는 동안 찾아왔습니다. 이 동물들이 알레르겐에 노출되었을 때, 그들은 아나필락시스 쇼크를 경험하지 않았습니다.
그러나 비만세포 NLRP3 및 ASC 단백질이 조립되어 개별 세포 내 과립에 결합되어 연구자들이 과립섬(granulosum)이라고 부르는 복합체를 형성하여 비만세포 내 세포골격에 의해 형성된 궤도를 따라 과립의 이동을 촉진할 때 아나필락시스 쇼크가 관찰되었습니다.
논문의 공동 제1저자이자 Duke-NUS의 신종 감염병 프로그램의 수석 연구 과학자인 Pradeep Bist 박사는 "비만 세포 활성화 시, 우리는 미세소관으로 알려진 동적 트랙에서 세포막으로 빠르게 과립이 이동하는 것을 관찰했으며, 여기서 이러한 과립은 세포에서 즉시 방출되었습니다. 그러나 NLRP3 또는 ASC 단백질이 결핍된 비만 세포에서는 세포 내 과립 이동의 징후를 발견하지 못했으며 이러한 과립도 방출되지 않았습니다."
NLRP3와 ASC의 인신매매 역할을 입증한 연구팀은 알려진 인플라마좀 억제제로 눈을 돌려 이 사건이 발생하는 것을 막을 수 있는지 테스트했습니다.
만성 염증성 질환에 대한 임상시험을 진행 중인 것과 매우 유사한 인플라마솜 차단 약물인 CY-09를 사용하여 알레르기 항원을 도입하기 전에 쥐에게 치료제를 투여했습니다. 연구진은 전임상 모델에서 이 약물로 아나필락시스 쇼크를 효과적으로 예방할 수 있음을 발견했습니다.
중국 상하이 자오퉁 의과대학 면역 치료 연구소의 안드레아 멘카렐리 박사는 듀크-NUS의 신종 감염병 프로그램에서 일하면서 이 논문을 공동 집필한 바 있다며 "인플라마좀 단백질 활성을 특이적으로 차단하는 약물을 사용함으로써 비만세포의 다른 잠재적으로 유익한 활동에 영향을 미치지 않으면서 비만세포의 사전 저장된 화학물질의 방출을 선택적으로 차단할 수 있었다는 점은 주목할 만하다"고 말했습니다.
치료법은 아니지만, 심각한 알레르기를 앓고 있는 사람들에게 잠재적인 외상 반응의 발병을 예방할 수 있는 새로운 도구를 제공할 수 있습니다. 현재 응급 치료는 첫 번째 증상이 발생한 직후에 시행됩니다. 이러한 치료법은 짧은 시간 내에 투여해야 효과가 있으며 심각한 부작용도 있습니다.
"심각한 식품 알레르기가 있는 어린이의 부모가 노출 위험이 있는지 확신할 수 없는 상황에 직면했을 때 마음의 평화를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었습니다. 우리는 장기간 동안 면역 체계의 이 부분을 비활성화하고 싶지 않지만, 이것은 잠재적으로 단기적인 보호를 제공할 수 있습니다"라고 아브라함 교수는 현재 아나필락시스 쇼크에 대한 최상의 보호 효과를 달성하기 위해 이 약물의 복용량과 사용 빈도를 최적화하기 위해 노력하고 있다고 말했습니다.
"그 후, 우리는 천식과 알레르기성 피부 반응에 대해서도 동일한 조치를 취하기를 희망합니다."
듀크-NUS의 연구 수석 부학장인 패트릭 탄(Patrick Tan) 교수는 "이 돌파구는 엄청난 중개 잠재력을 가지고 있으며 추가 연구를 위한 패러다임 전환을 나타낼 뿐만 아니라 더 중요하게는 심각한 알레르기 반응의 위험이 있는 사람들의 삶의 질을 향상시킵니다. 특히 이런 끊임없는 걱정을 안고 살아가는 어린 자녀를 둔 부모들에게는 희망의 등불이 됩니다."
이상의 기사는 2024년 6월 3일 MedicalXpress에 게재된 “Researchers identify first step in allergic reactions, paving the way for preventative strategies”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Researchers identify first step in allergic reactions, paving the way for preventative strategies (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Anaphylactic degranulation by mast cells requires the mobilization of inflammasome components | Nature Immunology