항체
1. 면역계의 구성성분 중 하나
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항원과 항체의 모식도이다. 항체의 연한 회색 부분은 경사슬(Light Chain)이고, 진한 회색 부분은 중사슬(Heavy Chain)이다.
영어로는 Antibody라고 한다. 덧붙여서 항원은 Antigen이라고 한다.
1.1. 개요
'''항체'''(抗,體)는 항원(抗原)의 자극에 의하여 생체 내에 만들어져 특이하게 항원과 결합하는 단백질이다. 면역계가 갖고 있는 무기중 하나라고 할 수가 있다. 항원에 특이적으로 달라 붙어[1] 항원을 둔화시키거나 침강시켜 대식세포가 쉽게 잡아먹을 수 있게 하기 때문. 이것을 '옵소닌화(Opsonization)'라고 한다. 또한, 보체(Complement)의 활성화 과정에도 깊게 관여한다.
1.2. 상세
항원의 침입에 대항하여 혈청이나 조직 속에 생기는 물질. 흔히 책에는 Y 모양으로 그린다. 줄여서 Ab로도 쓴다.
가변 영역(Variable region)과 불변 영역(Constant region)이 있는데, 가변 영역은 항원에 결합하고 불변 영역은 항체의 동형상(isotype)을 결정하는 데 쓰인다. 그리고 중사슬과 경사슬로도 구분하는데, 중사슬은 가변 영역과 불변 영역에 존재하고, 경사슬은 가변 영역에만 존재한다.
포유류의 항체는 Ig A, Ig D, Ig E, Ig G, Ig M 다섯 가지로 나뉜다.[2] Ig A는 α, Ig D는 δ, Ig E는 ε, Ig G는 γ, Ig M은 μ. 경사슬은 κ와 λ 두 개.
Immunoglobulin은 Membrane binding region이 있어 항체와는 조금 차이가 있지만, 임상에서는 둘을 크게 구분하지 않는다.
포유류의 항체 중에서도 Ig E는 알러지(Allergy)와 관련이 있다. 알러지에는 타입이 여러 개가 있는데, Ig E는 그중에서도 타입 1인 '항원과 접촉하면 즉시 반응이 오는' 알러지와 관련이 있다. Ig A는 점막이나 침, 눈물, 모유 등에 있고 Ig G와 Ig M은 내재면역(Innate Immunity)[3]과 관련이 있다. Ig D는 항원에 노출되지 않은 B세포의 항원 수용체로 작용한다.
보통 태어난 순간에는 모체에서 유래된 항체는 존재하지만 특정한 항원을 인식하지는 못한다. 성장하면서 각종 박테리아와 같은 미생물이나 바이러스 등에 노출되거나 병에 걸리거나 하면서 특정한 항원을 인식하게 된다. 인식하는 법은, B세포가 분화할 때 항체의 Y자 양쪽 끝부분의 항원결합부를 구성하는 단백질의 유전자 서열이 랜덤하게 바뀌게 되면서 운이 좋게(?) 특정 항원을 인식하게 된다. 면역세포의 성숙 참조.
하나의 B세포에서 분비된 항체들은 본래 항원의 특정한 하나의 부위[4]에만 특이적으로 결합할 수 있다. 항원이 침투된 개체는 항체 생산을 위한 B세포를 수 없이 찍어내어 가동하고, 이 여러 B세포들은 각자의 항체들을 분비하여 혈중의 항원은 여러 항체에[5] 결합당하게 된다. 이때 이 개체의 혈액을 뽑아 해당 항원에 대한 특이 반응성을 이용해 항체들을 혈액으로부터 분리하여 모으면, 다중클론항체[6]가 된다. 이와 구분하여 단일클론항체(Monoclonal Antibody)라는 것이 있는데, 특정 항원이 투여된 쥐[7]의 췌장 혹은 혈장 등으로부터 B세포를 분리하고 암세포와 퓨전을 유도하여 사멸하지 않는 융합세포를 만든 다음[8], 유효한 스크리닝 방법으로 효율성 좋은 항체[9]를 제조하는 융합세포를 선별하고 배양하면서 특정 epitope에만 결합할 수 있는 단일 종류의 항체를 분리 및 수집하는 형태로 제작된다.[10]
특정 물질에 특이적으로 결합하는 항체의 특성을 응용하여 면역 염색법이나 웨스턴 블로팅[11]등에 활용중이며, 이게 없으면 실험실이 안 돌아갈 정도로 중요한 녀석 중 하나. 가격은 백금보다도 비싸서, 실험실에서 웨스턴 블로팅을 할 때 쓰는 1차 항체는 버리지 않고 사용했다가 다시 모은다. 비싼 이유는 저걸 만드는 과정이 아스트랄하기 때문인데, 쥐, 토끼, 염소등의 동물에다 항원을 주사하고 기다렸다 피를 막 뽑아내서 그걸 항원을 이용해 정제해서 만들기 때문이다.[12] 아직까지는 제대로 된 항체를 만드는 방법이 실제 동물을 이용하는 수밖에 없기 때문.
사실, 항체의 특이 반응성을 응용한 가장 큰 사업 영역은 체외 진단 영역이다. 2012년 기준 체외진단(IVD, In vitro diagnosis) 전체 글로벌 시장의약 36%가 면역진단 방식으로, 2012년 면역체외진단 글로벌 시장 규모는 233억[13] 달러 수준이다. 면역진단은 면역체[14]의 특이 반응성을 이용하기 때문에 당연히 원료로 항체가 이용되며, 항체는 보통 제조원가의 가장 큰 부분을 항체가 차지한다.
알레르기반응은 Ig E항체 때문에 생기는 것이다. 몸에서 항원항체 반응이 일어났을 시에 항체가 비만 세포에 덕지덕지 달라붙어 이후에 해당 항원이 다시 침입했을 때 비만세포의 항제에 결합하게되고 그로인해 알레르기 반응이 생긴다.
이 영상은 의외로 《네이처》 지에서 운영하는 유튜브 채널에 올라온 것이다.
코로나바이러스감염증-19에 걸리거나 백신을 맞으면 항체가 생기기도 한다.
2. 응용
현재 유방암이나 백혈병 등 암 치료나, 염증 질환 치료에도 항체가 사용[15]관련되고 있는데, 당연히 단일클론항체들이다.[16]
형광 현미경(Fluorescence Microscopy)에 사용하는 형광물질도 면역 반응을 이용해 시료에 태깅하는 경우가 많다 [17].
[1] 항체가 항원에 달라 붙을 수 있는 원동력은 분산력이므로, 항체와 항원 간의 접촉 면적이 최대화 되어야지만 결합이 가능하다. 즉, 항체와 항원 표면의 입체 구조가 완전히, 혹은 거의 동일한 형태여야 하며, 결국 한 종류의 항체가 결합 가능한 항원의 종류는 극히 일부로 제한되게 된다. 이를 항원 특이적 결합이라 한다.[2] Ig는 immunoglobulin을 줄인 것이고 A, D, E, G, M은 각각 중사슬에 해당하는 그리스 문자와 관련이 있다.[3] 또는 자연면역.[4] 이렇게 항체가 특이적으로 결합하는 항원의 특정 부위를 항원결정기(epitope)라고 한다.[5] 온갖 곳이 epitope가 되어[6] 여러 개의 B세포로부터 분비된 항체가 모여있기 때문[7] 투여된 특정 항원에 대해 체내에서 면역반응이 유도된 개체[8] B세포는 시간이 지나면 자기사멸을 하는 세포이기 때문에, 사멸을 모르는 암세포와 융합시켜 치트키를 쓰는 것이다.[9] 항원-항체 결합력이 강하고, 비특이 결합성이 낮은 항체[10] 이 방법은 1984년 노벨 생리학상을 받은 기법이다.[11] Western blotting. 보통 특정 단백질 검출을 위한 전기영동 기반의 실험기법으로 항체를 사용하기 때문에 immuno-blotting이라고도 한다. 참고로, 전기영동 기반의 실험기법 중 DNA 검출을 위한 기법은 서던 블로팅(southern blotting)이며, RNA 검출을 위한 기법은 노던 블로팅(northern blotting)이며, 이 경우 보통 방사선표지된 핵산 프로브를 응용한다.[12] 이 기술은 다중클론항체(polyclonal antibody)를 제작하는 방법이다.[13] 한화로 약 25조 원 수준[14] 면역체를 항체라고 할 수는 없지만, 거의 대부분 항체를 사용한다.[15] 보통 해당 질병의 기전과 관련된 특정 단백질에 항체를 결합시켜 기능을 상실 시키는 원리이다.[16] ~맙(~mab)하고 끝나는 신약들이 단일클론항체 형태의 약물들이다. 맙은 "M"onoclonal "A"nti"B"ody의 약자[17] 물론 비면역 형광반응을 이용하기도 하지만 면역 형광에 비하면 비교적 드물다.