올해 노벨 생리의학상은 체내 면역시스템의 비밀을 밝힌 3명의 다국적 연구팀에 돌아갔다. 이 중에서도 전체 상금의 절반을 차지한 랄프 M. 슈타인만(68·캐나다) 박사는 체내 면역시스템을 총괄하는 '수지상세포'의 존재를 처음으로 규명한 공로를 인정받았다.

   슈타인만은 면역학 분야의 권위자로 캐나다에서 태어나 현재는 미국 록펠러대학 의과대학 교수로 재직 중이다.

   수지상세포는 선천성 면역을 후천성 면역으로 연결시키는 핵심 항원전달세포다. 이 세포는 인체에 바이러스나 병원균이 침입했을 때, 또는 종양과 같은 비정상적인 세포가 생겼을 때 이를 포식하고 분해한 후 임파절의 T-세포에 침입균 항원이나 암항원의 정보를 전달하는 역할을 한다.

   이와 함께 T-세포를 활성화시켜 활성화된 T-세포(CTL;세포독성임파구)가 감염된 세포를 제거하거나 암을 공격하도록 함으로써 몸의 건강을 유지해주는 핵심면역세포 역할도 한다. 이 세포는 나뭇가지 모양으로 생겼다고 해서 수지상세포(樹枝狀細胞, dendritic cell)라고 부른다.

   수지상세포는 외부의 환경과 접하는 조직(피부·코·폐·위·장 등)에 소량으로 분포돼 있으며, 혈액 내에도 미성숙한 상태로 전체 면역세포의 1% 이하로 존재한다.

   노벨위원회가 수지상세포의 발견에 생리의학상을 수여한 것은 이 세포를 이용해 암이나 자가면역질환 혹은 바이러스성 질환 등 난치성 질환을 치료할 수 있는 가능성이 속속 입증되고 있기 때문으로 분석된다. 그러나 공교롭게도 올해 노벨상을 받은 슈타인만 교수는 현재 췌장암으로 투병 중이다.

   슈타인만은 1973년도에 이 수지상세포를 처음으로 찾아냈다. 원래는 1868년에 랑겔한스가 피부에서 수지상세포와 비슷한 랑겔한스세포를 처음 발견했지만, 약 100여년이 지난 후 슈타인만에 의해 혈액에서 새롭게 발견되면서 비로소 의학계의 관심을 받게 된 것이다.

   슈타인만은 1990년대 초 수지상세포가 AIDS 병리기전에 중요하다는 사실을 처음 발표했다. 즉, 에이즈바이러스 감염 초기 비뇨생식기의 점막에 있는 수지상세포가 에이즈바이러스에 1차 감염되면 체내 면역력을 증강시키기 위해 림프절로 이동하는데, 이 과정에서 에이즈바이러스가 불활성화되지 않고 오히려 T-세포에 전파되면서 바이러스가 급속히 몸에 퍼져 면역결핍을 유도한다는 것이다.

   이런 사실은 수지상세포가 없으면 T-세포에 에이즈바이러스가 잘 감염되지 않는다는 사실을 통해 검증됐다.

   슈타인만은 수지상세포를 발견한 데 이어 이 세포를 이용한 암 치료에도 획기적 전기를 마련했다는 평가를 받고 있다.

   수지상세포를 이용한 암 치료는 암 환자의 혈액면역세포에서 수지상세포를 분화시킨 뒤 이를 환자의 암조직 파쇄물이나 암항원과 섞어 면역기능을 강화시킨 다음 다시 환자의 몸에 주입하는 방식이다.

   강화된 수지상세포는 투여 후 몸의 임파절로 이동한 뒤 암을 제거할 수 있는 T-세포를 활성화시킴으로써 암 치료에서 가장 큰 난제로 알려진 전이(metastasis)문제를 근원적으로 제거할 수 있을 것으로 의료계는 기대하고 있다.

   수지상세포를 이용한 치료의 사례를 살펴보면 현재 미국의 덴드리온사가 전립선암치료제를 개발, 출시했으며 국내에서도 크레아젠이 간암·전립선암·신장암 환자를 대상으로 서울대병원·삼성서울병원·서울아산병원·서울성모병원·경북대·부산대병원 등지에서 임상 중에 있다.

   슈타인만 교수는 내년 10월에 대구에서 열리는 제12차 국제수지상세포 학술대회(www.DC2012.kr)에 참석할 예정이다. 이 학회는 슈타인만이 창립한 학회로 2년마다 유럽을 중심으로 개최돼왔다.

   브루스 A. 보이틀러 교수는 병원체를 인지하는 단백질인 TLR(Toll-like receptors, 톨 유사수용체)를 규명해낸 공로로 노벨상을 받았다.

   율레스 A. 호프만 교수는 초파리를 이용한 실험을 통해 선천성 면역 체계를 밝힌 학자로, 우리 몸이 면역 체계 활성화 수용체(TLR)를 통해 병원균을 감지하고 방어하는 사실을 처음으로 밝힌 공로로 수상자가 됐다.

   이를 계기로 선천성 면역이 단순한 염증반응에 의한 게 아니라 고도로 발달된 면역세포의 신호전달 체계에 의해 조절된다는 인식의 전환이 이뤄졌다.

   이후 보이틀러 교수는 레지오넬라라는 병원체로 감염된 환자 중 일부 환자가 심각한 증상을 나타내는 것에 의문을 품고 유전자 분석을 통해 TLR의 유전자에 이상이 있음을 규명해냈다.

   호프만과 보이틀러 교수의 연구는 각각 초파리와 쥐 생체 모델이라는 차이점은 있지만, 우리 몸의 선천적 면역체계를 감지하고 방어하는 결정적 수용체의 역할을 밝힘으로써, 병원균 감염뿐만 아니라 암과 자가면역질환 치료제 개발에 중요한 단서를 제공했다.

   두 과학자가 밝혀낸 면역 수용체의 활성은 각종 감염질환과 암 치료제 개발에 사용되고 있는데, 이 중에서도 류마티스질환과 루푸스 치료제가 대표적이다.