지난 10월, 2025년 노벨상 수상자가 발표됐습니다. 매년 생리의학, 물리학, 화학, 문학, 경제학, 평화까지 6개 분야에서 ‘인류에게 가장 큰 이익을 가져다준 사람들’이 선정돼요. 올해 과학 분야에서는 기초적인 연구를 통해 더 폭넓은 과학 발전을 이끌어낸 사람들이 상을 받았어요. 과연 어떤 업적일까요?

우리 몸에는 외부에서 침입한 세균, 바이러스 등 나쁜 물질을 공격하고 몸을 지키는 면역 시스템이 있어요. 그런데 때때로 외부 침입 물질이 아닌, 내 몸의 세포를 공격하는 일이 생기기도 해요. 올해의 노벨 생리의학상은 이 과정을 조절하는 세포를 밝히고 작동 방식을 찾은 과학자들이 받았습니다.

정상 면역 vs 자가 면역

정상 면역 반응
항체가 외부에서 침입한 세균 등의 항원을 공격한다.
자가 면역 반응
항체가 자기 몸의 장기, 조직 세포를 항원처럼 공격한다. 공격을 받은 신체 조직은 염증을 일으켜서 여러 질환으로 이어진다.

침입자와 우리 팀을 구분하는 세포

면역 체계는 세균, 곰팡이, 기생충, 암세포 등 몸에 해를 끼치는 침입자를 인식해 방어하는 시스템입니다. 이러한 외부 침입자들은 ‘항원’이 돼요. 우리 몸은 항원을 인식하면 항원이 몸에 해를 끼치지 못하게 하는 항체라는 단백질을 만들거나, 항원을 없애는 면역세포를 활성화시켜요. 그런데 면역 체계는 때때로 정상 세포를 항원으로 오해해 공격해요. 이때 생기는 병이 바로 자가면역질환입니다. 온몸의 모든 세포가 공격당해 염증이 생기는 병인 루프스가 대표적인 자가면역질환이에요.

1995년, 일본의 면역학자 사카구치 시몬은 생쥐로 자가면역질환을 연구하던 중 우리 몸을 공격하는 면역세포를 억제할 수 있는 새로운 세포를 발견했어요. 사카구치 교수는 생쥐의 가슴샘에 주목했어요. 가슴샘은 포유류나 조류 등 여러 동물의 가슴 앞쪽, 가슴뼈 뒤에 있는 면역 기관이에요. 면역 기능을 담당하는 백혈구인 림프구를 골수로부터 미성숙한 상태로 받아, ‘T세포’라는 성숙한 림프구로 만들죠. T세포는 항원을 인식하고 파괴하는 등 면역 반응을 지휘하는 핵심 세포예요.

사카구치 교수는 갓 태어난 생쥐에게서 가슴샘을 제거하면 성숙한 T세포가 만들어지지 않아 자가면역질환을 억제할 수 있을 것이라고 생각했어요. 그런데 예상과 달리 생쥐의 자가면역질환은 악화됐죠. 사카구치 교수는 이런 생쥐에게 다른 생쥐에게서 추출한 정상 T세포를 넣어봤어요. 그러자 그중 일부 T세포가 다른 T세포들이 생쥐 몸의 정상 세포를 공격하지 않도록 억제했죠. 그러자 자가면역질환의 진행도 멈췄어요. 사카구치 교수는 정상 세포 공격을 억제하는 이 특별한 T세포에 ‘조절T세포’라는 이름을 붙였어요. 그리고 이 T세포에는 CD25라는 단백질이 붙어 있다는 사실을 확인했어요. 이 단백질은 조절T세포가 다른 T세포의 영양분 흡수를 방해하게끔 해요. 영양분을 못 받은 T세포는 활발한 활동을 하지 못하죠.

하지만 조절T세포가 어떻게 생겨나는지에 대해서는 더 많은 연구가 필요했어요. 2001년, 미국의 생물학자 메리 브렁코와 면역학자 프레드 람스델은 여러 자가면역질환을 동시에 앓는 생쥐를 연구하던 중 Foxp3이라는 유전자에서 이상을 발견했어요. 사람도 마찬가지로, 여러 자가면역질환이 동시에 일어나는 희귀 질환인 IPEX 환자에게서 Foxp3의 이상이 확인됐죠. 이후 사카구치 교수는 Foxp3에 돌연변이가 일어나면 조절T세포가 제대로 발달하지 못해 면역 반응이 과도하게 일어나고, 결국 자가면역질환을 앓게 된다는 사실을 밝혀냈어요. Foxp3이 조절T세포의 발달과 기능을 지휘하는 핵심 설계도라는 점을 확인한 거예요.

조절T세포가 자기 공격을 막는 과정

▲ⓒThe Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karle′n

생리의학상의 의미는?

면역 반응을 조절하는 세포의 존재를 밝힘으로써 자가면역질환, 장기이식, 암 치료 등 여러 질병 치료의 문을 열었다.