나이가 들어도 건강한 면역체계, 300명 대상 '다중 오믹스' 분석으로 밝혀진 비밀¶
원제목: Multi-omic profiling reveals age-related immune dynamics in healthy adults - Nature
핵심 요약
- 건강한 성인의 면역세포 구성과 상태는 나이에 따라 비선형적으로 변화하며, 이는 노화의 초기 단계부터 나타남을 규명했음.
- T세포의 전사적 리프로그래밍이 나이에 따라 발생하며, 이것이 B세포 반응 및 백신 효과 저하와 연관됨을 밝혔음.
- 이 연구는 노화 관련 면역 기능 저하의 새로운 표적을 제시하며, 면역 기능 개선을 위한 향후 연구의 기반을 마련했음.
상세 내용¶
면역체계의 생성과 유지는 나이에 따라 역동적으로 변화하는 과정이며, 이를 더 깊이 이해하기 위해 300명이 넘는 건강한 성인(25~90세)을 대상으로 연구가 진행되었습니다. 연구진은 단일 세포 RNA 시퀀싱, 단백질체학, 유세포 분석법을 활용했으며, 96명의 참가자를 2년간 계절별 독감 백신 접종을 통해 추적 관찰했습니다. 이 과정을 통해 1,600만 개 이상의 말초혈액단핵구와 71개의 면역세포 아형으로 구성된 방대한 단일 세포 RNA 시퀀싱 데이터를 확보했으며, 이를 통해 면역세포의 구성과 상태가 나이, 만성 바이러스 감염, 백신 접종에 따라 어떻게 변화하는지 심층적으로 분석할 수 있었습니다.
연구 결과, T세포 아형에서 나이에 따른 강력하고 비선형적인 전사적 리프로그래밍이 관찰되었습니다. 흥미롭게도 이러한 변화는 전신 염증이나 만성 거대세포바이러스(CMV) 감염에 의해 주도되지 않았습니다. 이러한 나이 관련 리프로그래밍은 T세포의 기능적 변화를 야기했으며, 특히 메모리 T세포에서 T보조세포 2(TH2) 세포 편향을 유발하는 것으로 나타났습니다. 이는 독감 백신에 대한 B세포 반응의 조절 장애와 연관이 있었습니다. 특히, 고용량으로 부스터 접종된 항원에 대한 B세포 반응에서 이러한 연관성이 두드러지게 나타났습니다.
이 연구는 고령층(65세 이상)에 초점을 맞춘 기존 연구들과 달리, 노화가 본격적으로 시작되기 전인 55~65세의 '고령' 그룹과 젊은 그룹을 비교 분석함으로써, 노화 과정에서 나타나는 면역계의 독특한 특징들을 규명하는 데 중점을 두었습니다. 면역세포의 기능은 항상 시간에 따라 결정되며, 선천 면역세포는 수 시간에서 수일 내에 빠르고 무작위적인 반응을 보이는 반면, 적응 면역세포(T세포 및 B세포)는 수일에서 수십 년에 걸친 느리지만 지속적인 기억 반응을 매개합니다. 이러한 시간적 역동성을 이해하는 것은 감염에 대한 취약성, 백신 반응, 그리고 노화 스펙트럼에 따라 다르게 나타나는 면역 관련 질병의 발병을 이해하는 데 매우 중요합니다.
단일 세포 RNA 시퀀싱 기술의 발전은 면역계의 복잡성을 개별 세포 수준에서 깊이 파고들 수 있게 해주었습니다. 여기에 종단적 샘플링을 결합하면, 면역계의 지속적인 적응과 면역세포 및 주변 미세 환경 간의 상호작용을 단일 세포 수준에서 전례 없는 수준으로 이해할 수 있습니다. 특히 기억 T세포와 B세포는 장기 면역에 핵심적인 역할을 수행하며, 병원체 및 백신에 대한 반응을 조율하고 평생 동안 독특하게 적응합니다. 마우스와 인간의 기억 반응은 수십 년 동안 유지될 수 있습니다.
결론적으로, 본 연구는 고령화 이전 단계에서 발생하는 면역 노화 과정의 독특한 특징들을 밝혀내고, 나이 관련 면역 조절을 위한 새로운 표적들을 제시합니다. 생성된 데이터는 'Human Immune Health Atlas'의 일부로 제공되며, https://apps.allenimmunology.org/aifi/insights/dynamics-imm-health-age/ 에서 탐색 가능한 상호작용 도구를 통해 연구 결과에 대한 접근성을 높였습니다. 이는 건강한 노화를 위한 면역 전략 개발에 중요한 통찰을 제공할 것으로 기대됩니다.
편집자 노트¶
이번 네이처에 발표된 연구는 '세포 리프로그래밍'이라는 키워드와 직접적으로 연결되지는 않지만, 노화 과정에서 면역세포가 겪는 '전사적 리프로그래밍'을 깊이 있게 다루고 있다는 점에서 시사하는 바가 큽니다. 쉽게 말해, 면역세포들이 나이가 들면서 마치 새로운 프로그램을 설치하는 것처럼 유전자의 발현 방식이 바뀌고, 이로 인해 본래의 기능을 제대로 수행하지 못하게 되는 현상을 포착한 것입니다. 특히 주목할 점은 이러한 변화가 단순히 나이가 많이 든 사람들에게서만 나타나는 것이 아니라, 우리가 흔히 '중년'이라고 부르는 시기부터 이미 시작된다는 사실입니다. 이는 앞으로 우리가 노화와 면역력에 대해 생각하는 방식에 변화를 줄 수 있습니다.
우리 생활과 직접적으로 연결되는 부분은 백신 효과와 감염병 대응 능력입니다. 연구진은 나이가 들면서 T세포의 변화가 B세포의 항체 생산 능력에도 영향을 미쳐, 독감 백신과 같이 반복적으로 접종하는 백신에 대한 반응이 떨어질 수 있음을 시사했습니다. 이는 고령층에서 백신 효과가 기대만큼 나타나지 않는 이유 중 하나를 설명해 줄 수 있으며, 향후 더 효과적인 백신 개발이나 면역 강화 전략 수립에 중요한 단서를 제공할 것입니다. 즉, 단순히 노화 자체를 늦추는 것을 넘어, 노화로 인한 면역 기능 저하를 특정 시점부터 적극적으로 관리해야 할 필요성을 제기하는 것입니다. 이를 통해 우리는 더 건강하고 활력 있는 노년을 맞이할 가능성을 높일 수 있을 것입니다.