쥐 연구가 젊은 면역 체계를 유지하는 비밀을 밝혀내다

어떤 면역 시스템은 어떻게 젊고 효과적으로 노화 관련 질병을 예방할 수 있을까요? USC 줄기세포 과학자 론 루와 그녀의 공동 연구자들은 Cellular & Molecular Immunology에 발표된 새로운 논문에서 혈액 줄기세포의 작은 하위 집합이 두 가지 주요 유형의 면역 세포(선천성 및 적응성)에 대한 젊은 균형 또는 노화 관련 불균형을 유지하는 데 큰 기여를 한다고 지적했습니다.

선천성 면역 세포는 신체의 첫 번째 방어선 역할을 하며, 침입하는 세균에 대해 신속하고 일반적인 공격을 동원합니다. 신체의 선천성 면역 방어를 피하는 세균에 대한 두 번째 공격선은 B 세포와 T 세포와 같은 적응 면역 세포로, 이들은 과거 감염의 기억을 바탕으로 특정하고 목표가 있는 반응을 만들어냅니다. 선천성 및 적응성 면역 세포 간의 건강한 균형은 젊은 면역 시스템의 특징이며, 장수의 열쇠입니다.

“우리의 연구는 혈액 줄기세포의 작은 하위 집합이 선천성 면역 세포를 과잉 생산할 때 이것이 면역 시스템의 노화, 질병 기여 및 궁극적으로 수명 단축을 초래한다는 강력한 증거를 제공합니다.”라고 론 루는 말했습니다. 그녀는 USC의 줄기세포 생물학 및 재생 의학, 생물 의공학, 의학 및 노인학 분야의 부교수이자 백혈병 및 림프종 사회의 연구원입니다. 루는 또한 USC의 엘리 및 에디스 브로드 재생 의학 및 줄기 세포 연구 센터와 USC 의대 노리스 암 센터의 회원입니다.

“우리의 발견은 선천성 면역 세포를 과잉 생산하는 혈액 줄기세포의 작은 하위 집합을 억제하는 것이 면역 노화를 지연시키는 효과적인 방법이 될 수 있음을 시사합니다.”라고 루는 계속했습니다.

연구에서 첫 번째 저자인 안나 노갈스카와 그녀의 동료들은 동일한 유전적 배경을 가진 실험실 쥐들 사이에서도 면역 체계가 노화되는 속도의 뚜렷한 차이를 발견했습니다. 30개월의 고령에 도달했을 때, 노화 지연 쥐는 선천성 및 적응성 면역 세포 간의 젊은 균형을 유지했습니다. 그러나 조기 노화 쥐는 적응성 면역 세포에 비해 선천성 면역 세포의 급격한 증가를 보였습니다.

두 가지 면역 세포(선천성 및 적응성)를 생성하는 개별 혈액 줄기세포를 추적함으로써, 과학자들은 면역 시스템의 노화 관련 불균형에 주로 책임이 있는 혈액 줄기세포의 하위 집합을 발견했습니다. 구체적으로, 과학자들은 쥐가 나이가 들수록 30~40%의 혈액 줄기세포가 선천성 면역 세포 대신 적응성 면역 세포를 생산하는 쪽으로 선호를 극적으로 바꿨음을 관찰했습니다.

노화 지연 쥐에서는 혈액 줄기세포가 선천성 면역 세포의 생산을 감소시켜 노화의 영향을 방어했습니다. 노화 지연 쥐에서는 혈액 줄기세포의 조절 및 외부 신호에 대한 반응과 관련된 유전자 활성의 증가가 관찰되었으며, 이는 선천성 면역 세포의 생산을 조절할 수 있음을 암시합니다. 과학자들이 CRISPR를 사용하여 이러한 유전자를 편집했을 때, 혈액 줄기세포는 자연적인 경향을 뒤집고 적응성 면역 세포 대신 더 많은 선천성 면역 세포를 생산했습니다. 조기 노화 쥐와 같은 결과입니다.

반면에, 조기 노화 쥐에서는 혈액 줄기세포의 하위 집합이 더 많은 선천성 면역 세포를 생산하는 쪽으로 이동했으며, 이는 과잉될 경우 노화와 관련된 여러 질병을 초래합니다. 따라서 이 조기 노화 쥐들 사이에서는 혈액 줄기세포의 증식과 선천성 면역 세포의 분화와 관련된 유전자 활성의 증가가 관찰되었습니다. 과학자들이 CRISPR를 사용하여 이러한 조기 노화 관련 유전자를 편집했을 때, 혈액 줄기세포는 선천성 면역 세포 대신 더 많은 적응성 면역 세포를 생산하여 노화 지연 쥐들과 더 유사해졌습니다.

중요한 것은, 노화 지연 쥐들이 조기 노화 쥐들보다 더 오래 사는 경향이 있다는 점입니다.

“노인 인구에서는 면역 시스템이 종종 선천성 면역 세포의 과잉 생산으로 기울어져, 이는 골수성 백혈병 및 면역 결핍과 같은 질병에 기여할 수 있습니다.”라고 노갈스카는 말했습니다. 그녀는 루랩의 선임 과학자이자 연구실 관리자입니다. “우리 연구는 이러한 일반적인 노화 질병과 싸우기 위해 보다 젊은 면역 시스템을 촉진할 수 있는 방법을 제시합니다.”

추가 공동 저자에는 USC의 지야 에르덩, 사미르 아크레, 메리 베르겔-로드리게스, 예찬 리, 찰스 브램렛, 아드난 Y. 차우드리, 보웬 왕, 콜린 G. 셀스, 스테이시 D. 핀리가 포함됩니다.