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2023 EMBO Workshop | ImmunoBiophysics: From fundamental physics to understanding the immune response 학회참관기
2023 EMBO Workshop | ImmunoBiophysics: From fundamental physics to understanding the immune response 학회참관기 저자 최용준 (기초과학연구원 첨단연성물질연구단)
등록일 2023.05.19
자료번호 BRIC VIEW 2023-C09
조회 427  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
본문은 2023년 4월 9일부터 14일까지 프랑스 Les Houches School of Physics에서 진행된 EMBO Workshop | ImmunoBiophysics 학회를 참관한 내용을 정리한 글이다. From funda-mental physics to understanding the immune response를 주제로 진행된 본 학회는 물리학적 관점으로 바라본 면역반응에 대한 연구 교류를 위해 진행되었으며, immune synapse의 단일분자 수준의 동역학, 면역세포 이동현상, 식세포작용 등 immunobiophysics에 초점을 맞춘 다양하고 심도 있는 연구들이 발표되었다.
키워드: Immunology, Biophysics, Mechanobiology
분야: Biophysics, Biotechnology, Immunology

목 차

1. 학회 개요
2. 주요 발표
2.1. Keynote address
2.1.1. Mogan huge : Biomechanical control of immune effector function
2.2. Session 1. The player
2.2.1. Omer Dushek : The discriminatory power of the T cell receptor
2.2.2. Sudha Kumari : Actin cytoskeleton in T cell immunosurveillance
2.3. Session 2. Cells in Action
2.3.1. Hawa Thiam : Neutrophil Biophysics Through the Lens of NETosis
2.3.2. Ana-Maria Lennon-Duménil : A Shape-Sensing Mechanism driven by Arp2/3 and cPLA2 licenses Dendritic Cells for Migration to Lymph Nodes in Homeostasis
2.4. Session 3. Across many scales
2.4.1. Aleksandra Walczak : Immune repertoires: dynamics and co-evolution with viruses
2.4.2. Kheya Sengupta : T cells in their environment: softness and presentation of ligands
2.4.3. Jochen Guck : High-throughput mechanical phenotyping for in-vitro diagnostics
2.5. Session 4. Tools and techniques
2.5.1. Julien Husson : Micropipette tools to study the mechanics of leukocyte activation
2.5.2. Khalid Salaita : DNA force probes for Immunobiophysics
2.5.3. Eva Sevcsik : Probing the spatial requirements for T-cell receptor triggering
2.6. Session 5. The cytoskeleton
2.6.1. Raphaël Voituriez
2.6.2. Arpita Upadhyaya : How immune cells respond to physical cues – the role of cytoskeletal dynamics
3. 총평
4. 참고문헌


1. 학회 개요

면역 체계는 박테리아나 바이러스와 같은 유해한 병원균으로부터 우리를 보호하는 생체 방어 체계이다. 많은 질환들이 면역 체계의 이상에서부터 시작되기에 오랜 시간 면역체계를 이해하기 위해 노력해 왔다. 하지만 생체 내에서 일어나는 복잡한 면역반응을 이해하기에는 전통적인 분자생물학적 접근만으로는 한계가 있었기에 연구자들은 현상을 해석하기 위한 다양한 접근법을 고민해 왔다.

많은 생명현상들은 세포 간의 상호작용에 의해 발생한다. 이때 발생하는 생화학적 신호는 분자 간의 화학적 반응뿐만 아니라 세포에 작용하는 물리적인 힘에 의해서도 유발됨이 확인되고 있다. 이러한 분자 및 세포의 기능에 대한 물리적인 통찰은 10년 이상 생명과학자들과 물리학자들을 매료시키며 활발한 연구를 하도록 이끌었으며, 생물리학(biophysics)의 토대가 되어 기존에 알려지지 않았던 생명현상들을 이해하는데 중요한 토대가 되고 있다.

이번 EMBO Workshop은 면역 체계의 분자 및 세포 수준의 기능과 물리적 특징 간의 이해를 넓히는 것을 주제로 개최되었다. 이론물리학자부터 면역학자까지 다양한 스펙트럼을 갖고 있는 학자들이 모여 물리적, 기계적 관점에서 바라본 면역반응을 이해하는데 초점을 맞추었다.

이번 학회는 현장 참석 약 70명, 온라인 참석 약 30명으로 총 100명 규모의 인원이 참여하였다. 학회가 열린 프랑스의 Les Houches School of Physics 은 몽블랑 산이 한눈에 보이는 언덕에 위치해 있으며, 생명과학 분야에서는 생소하지만, 유럽 물리학계에서는 유서 깊은 연수원이다. 이 연수원은 70명 규모의 인원을 수용할 수 있는 소규모 연수원이며, Cécile DeWitt-Morette이라는 젊은 여성 물리학자가 2차 세계대전 이후 황폐해진 조국의 물리학계를 부흥시키기 위해 세운 작은 건물에서 시작되었다. 1951년부터 Enrico Fermi, Richard Feynman, Wolfgang Pauli, Stephen Hawking 등 저명한 물리학자들이 써머스쿨 등을 개최해 이곳에서 강의를 하고 열띤 토론을 하면서 현대 물리학의 근간을 이루는 물리 이론을 집대성한 것으로 유명하다. ImmunoBiophysics 학회가 이곳에서 개최된 여러 이유가 있겠지만, 물리학적 배경이 반영된 학회의 상징성을 주최 측이 고려한 것으로 짐작된다.


Les Houches School of Physics 입구의 표지판(좌상단)과 학회장에서 바라본 알프스 산맥(우상단). 학회가 진행된 메인 강의실(좌하단)과 Cécile DeWitt-Morette과 동료 물리학자들을 기념하기 위한 기념관.<

Figure 1. Les Houches School of Physics 입구의 표지판(좌상단)과 학회장에서 바라본 알프스 산맥(우상단). 학회가 진행된 메인 강의실(좌하단)과 Cécile DeWitt-Morette과 동료 물리학자들을 기념하기 위한 기념관.


학회는 크게 Invited talk, Contributed talk (oral presentation), Poster session, Networking 4가지 활동으로 진행되었다. Invited talk은 이 분야에서 저명한 연구자들의 최근 연구동향을 위주로 한 40분 길이의 발표로 진행되었다. contributed talk은 unpublished result 위주의 10분 정도의 발표로 이루어졌으며, 학생과 박사후 연구원 같은 Young scientist들뿐만 아니라 연구실을 운영하고 계시는 교수님들의 참여도 많았다. Poster session은 다른 학회에 비해 자유로운 형식으로 진행되었다. Contributed talk에 참여한 연구자들도 발표 내용을 poster로 만들어 발표할 수 있게 하여 짧은 질의 응답시간동안 못한 깊은 Discussion을 할 수 있도록 하였고, 발표자에게 지정된 시간 외에도 게시를 희망하는 경우 다른 시간에도 게시할 수 있도록 하였다. 주최 측에서는 참여자들 간의 Networking에도 많은 고려를 한 것으로 보였다. 발표 이후 쉬는 시간을 충분히 배정하여 활발한 토론을 할 수 있도록 하였고, 식사시간과 outreach program 등을 통해 참여자 간의 networking과 young scientist들이 senior scientist과 충분히 이야기할 수 있는 환경을 제공하려 노력하였다.


연수원 내의 산책로와 안내도

Figure 2. 연수원 내의 산책로와 안내도.
안내도의 지명이 물리학계에서 사용되는 keyword로 표현된 점이 흥미롭다.


2. 주요 발표

아래의 발표 요약문은 연사의 발표내용과 이와 연관된 연사의 최근 연구내용을 요약하여 작성하였으며 unpublished result에 대한 내용은 학회 규정상 제외되었다.

2.1. Keynote address

2.1.1. Mogan huge : Biomechanical control of immune effector function

감염원 및 암에 대한 효과적인 면역 반응을 위해서는 면역 세포가 정확한 위치로 이동한 다음 다른 세포와 물리적으로 상호 작용하여 위협을 식별하고 구체적으로 대응해야 한다. Leukocyte 들은 표면 수용체 자극에 반응하여 단 몇 분 만에 구조를 완전히 재구성하여 이상 세포를 인식, 대응한다. 이러한 높은 가소성(Plasticity) 덕분에 백혈구는 다양한 면역 반응에서 빠르고 효과적으로 기능할 수 있다. 이러한 반응들은 immune synapse에서 일어나는데 두 세포가 물리적으로 접촉하여 immune synapse를 이루었을 때 일어나는 생화학적 신호전달 체계가 면역반응을 이해하는 핵심요소로 여겨진다. 전통적인 방식에서는 어떤 막 단백질이 기능에 연관되어 있는지 확인하는 정성적인 연구가 다수를 이루었다면, 최근에는 immune synapse를 이루는 막 단백질의 분포, 접촉 효율, synapse의 물리적 구조와 이를 총괄하는 정량적인 힘의 크기 등이 연구되고 있다. Mogan Huge 연구팀은 다양한 면역세포들의 immune synapse를 연구하는 그룹으로 1) Natural Killer (NK) cells, Cytotoxic T lymphocytes (CTLs)와 같은 killer lymphocyte들의 immune synapse 형성과 기능을 정량적으로 해석하는 연구, 2) 세포 내 신호 및 세포 간 통신을 시각화하기 위한 실험기법개발 3) 이러한 연구들을 바탕으로 tumor 제거를 목표로 하는 개선된 engineered lymphocytes의 개발하는 것을 메인 연구 주제로 삼고 있다. 최근에는 CTL의 synapse topology를 super-resolution traction force microscopy를 사용해 조사하여 synapse topology와 cytotoxicity 사이의 연관성에 대한 연구를 진행 중이라고 전했다. 연구에 따르면, CTL의 경우 다른 T-cell subtype보다 더 돌출된 형태의 synapse를 보이며, cytoskeleton regulator 들을 통한 독특한 force exertion pattern을 통해 이루어짐을 확인했다고 한다.


Morgan Huge 교수님의 Keynote address로 학회가 시작되었다

Figure 3. Morgan Huge 교수님의 Keynote address로 학회가 시작되었다.


2.2. Session 1. The player

Session 1에서는 Keynote session에 이어 immune synapse와 관련된 연구들이 이어졌다.

2.2.1. Omer Dushek : The discriminatory power of the T cell receptor [1]

T-cell는 T-cell receptor (TCR)를 사용하여 TCR/pMHC off-rate에 따라 친화력이 낮은 self peptide와 친화력이 높은 foreign peptide major-histocompatibility-complexes (pMHC)를 구별한다. 이 과정에서 T-cell이 기계적 힘을 발생시킨다는 사실은 알려져 있지만, 이 힘이 TCR/pMHC off-rate에 어떤 영향을 미치는지는 여전히 논쟁의 여지가 있다. 연구진은 기계적 힘이 여러 TCR/pMHC 상호작용의 off-rate에 미치는 영향을 측정했다. 흥미롭게도 용액 off-rate가 빠른 저친화도 TCR/pMHC가 고친화도 상호작용보다 기계적 힘에 더 잘 견디는 것을 확인했다. 이러한 연구 결과는 TCR/pMHC 상호작용에 가해지는 힘을 줄이면 항원 식별이 개선될 수 있음을 시사한다.

2.2.2. Sudha Kumari : Actin cytoskeleton in T cell immunosurveillance [2]

T-cell이 항원 제시 세포(APC)를 만나면, 이들은 중요한 생화학적 정보의 교환을 촉진하고 T-cell 면역에 중요한 immune synapse를 형성한다. Synapse 형성의 정성적인 연구는 활발히 진행되었지만, 대칭성을 유지하며 Synapse의 안정적으로 유지하는 과정은 아직 많은 것들이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 1) 위스코트-알드리치 증후군 단백질(WASp)을 통한 actin의 focal nucleation 형성과 2) Myosin II에 의한 actin filament의 수축이 Synapse 평면에 cytoskeletal tension을 생성함을 확인하였다. 그리고 이 과정이 T-cell Synapse 대칭성을 적극적으로 촉진하는 항원 유발 메커니즘임을 규명했다. T-cell이 Synapse에 의해 활성화되면 WASp가 분해되어 cytoskeleton이 풀리고 장력이 붕괴되면서 Synapse가 끊어짐도 확인하였다. 이 연구를 통해 연구진은 T-cell 내의 기계적인 메커니즘이 T-cell APC Synapse 접촉의 대칭성과 안정성을 유지하는데 매우 중요함을 확인하였다.

2.3. Session 2. Cells in Action

Session 2에서는 면역세포들의 독특한 행동(action)을 주제로 진행되었다. 면역세포는 외부에서 침입한 병원균을 탐색하고, 이를 식세포작용(phagocytosis)을 통해 제거하고, 확보한 pathogenic peptide를 다른 면역세포에 presenting 하여 추가적인 면역반응을 유발한다. 이러한 독특한 행동이 어떻게 정량적으로 해석될 수 있는지, 물리적 영향이 이러한 면역세포의 행동에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 흥미로운 발표들이 이어졌다.

2.3.1. Hawa Thiam : Neutrophil Biophysics Through the Lens of NETosis [3]

Neutrophil extracellular traps (NET)은 히스톤과 세포 독성 단백질로 구성된 거미줄 같은 DNA 구조로, 활성화된 neutrophil이 방출하여 선천성 면역 반응 중에 병원균을 포획하고 중화하는 역할을 하지만, 무균 염증(sterile inflammation)을 형성하는 등의 부작용을 일으키기도 한다. Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4)는 Neutrophil에서 NET 형성(NETosis)에 역할을 하는 중요한 인자이다. NET의 생체 내 영향에 대해 이해하고자 하는 노력이 계속되고 있지만, NET 현상을 유발하는 PAD4의 역할은 아직 불분명하다. 연구팀은 세포 소기관을 형광 마커로 표지하고 박테리아 독소로 자극하여 NETosis를 유도한 Neutrophil를 고해상도 타임랩스 현미경으로 관찰하는 연구를 진행하였다.

2.3.2. Ana-Maria Lennon-Duménil : A Shape-Sensing Mechanism driven by Arp2/3 and cPLA2 licenses Dendritic Cells for Migration to Lymph Nodes in Homeostasis [4]

면역세포나 암세포와 같은 운동성 세포는 조직 내에서 이동하거나 장기 사이를 순환하는 동안 물리적 제약으로 인해 큰 변형이 발생한다. 세포는 이러한 형상변화를 감지하여 생체분자신호를 조절하고 세포 모양의 변화에서 생존하고 적응할 수 있다는 사실이 점점 더 명확해지고 있다. 그러나 형태 감지가 세포의 기능과 운명에 어떤 영향을 미치는지는 아직 많은 것들이 알려지지 않았다. 이 연구에서는 세포 운동성과 면역 세포를 림프절로 안내하는 케모카인 수용체인 CCR7의 발현이 형태감지 메커니즘에 의해 조절됨을 확인하였다. 이 메커니즘은 지질 대사 효소인 cPLA2에 의해 제어되고, 온전한 nucleus envelop가 필요하며, ARP2/3와 그 억제제인 Arpin에 의해 조정되는 형태변화 감지 메커니즘이 있음을 확인하였다. 또한 ARP2/3-cPLA2 축을 통한 형태 감지가 수지상 세포의 Ikkβ-NFκB 의존적 전사 재프로그래밍을 제어하여 수지상세포를 림프절로 이동하도록 지시한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 조직의 복잡한 물리환경이 만들어낸 세포의 현태변화가 세포의 행동과 운명을 좌우할 수 있음을 시사한다.

2.4. Session 3. Across many scales

이전의 세션들 에서는 분자 수준, 세포 수준의 연구를 다루었다면, Session 3에서는 다양한 연구 방법론을 통한 면역생물리학에 대해 소개하는 시간으로 구성되었다.

2.4.1. Aleksandra Walczak : Immune repertoires: dynamics and co-evolution with viruses [5]

면역 레퍼토리는 다양한 병원성 위협에 대응한다. 면역 레퍼토리 시퀀싱 실험은 이러한 레퍼토리의 구성에 대한 통찰력을 제공하는 중요한 연구법이며, 레퍼토리의 기능은 통계적 특성에 의존하기 때문에 유의미한 현상을 식별하기 위해서는 적합한 통계적 분석이 요구된다. 이 연구에서는 SARS-CoV-2에 다양한 변이 대한 레퍼토리 수준의 살펴보았다. 또한 광범위 중화 항체의 진화 경로가 다양한 바이러스 균주에 의해 어떻게 제약을 받는지 확인하였다.

2.4.2. Kheya Sengupta : T cells in their environment: softness and presentation of ligands [6]

항원 제시 세포(APC)와 T-cell 사이의 Synapse는 T-cell이 항원을 인식하는 민감도와 정밀도, 그리고 그에 따른 면역 반응에 중요한 역할을 한다. T-cell 수용체(TCR) 클러스터는 인식한 신호를 세포 수준의 반응으로 증폭시키는 매우 중요한 역할을 한다. 최근에는 APC의 TCR Ligand도 Sub-micro cluster의 공간배열을 갖고 있음이 확인되었다. 이 연구는 APC의 Ligand-clustering이 T-cell막과 actin 조직에 어떤 영향을 미치는지 확인하였다. 이를 위해 크기 조절이 가능한 Nanoscale organic dot array에 기반한 새로운 기술적 접근 방식을 사용하여 Anti-CD3 분자(TCR 복합체 표적)를 Supported Lipid Bilayer (SLB)로 둘러싸인 마이크로미터 이하의 Dot array 형태로 제작하고 선택적으로 ICAM-1 (T-cell integrin-LFA ligand)로 추가하여 APC 막을 모방하는 합성 기판을 만들었다. 이를 통해 1) 국소적으로는 세포가 나노 단위로 반응하여 국소 신호에 따라 막과 actin을 재구성하고, 2) 전역적으로는 신호를 통합하여 자극의 평균에 반응하는 T-cell 반응을 확인하였다. 특별히 국소 세포막과 actin 조직은 ICAM-1이 존재할 때 더 유의미하게 변형되는 것을 확인하였고, 이는 ICAM-1의 존재가 TCR 클러스터링의 효과를 증폭시킴을 의미한다. 이러한 결과는 TCR micro-cluster와 actin의 조절, LFA-1과 CD28 사이의 상호 보완적인 역할이 있음을 시사한다. 또한 ICAM-1의 유무에 따른 TCR을 통한 T-cell의 Mechanosensing을 살펴본 결과, 전자의 경우 기판의 softness에 따라 T-cell의 반응이 증가하는 반면 후자의 경우 반응이 biphasic 하다는 것을 확인하였다. 이러한 반응은 TCR과 actin cytoskeleton 사이가 연결되어 있기 때문으로 추정된다. 향후 광학 핀셋(optic tweezer)을 이용한 결합력의 정량적 측정과 견인력 현미경(traction force microscopy)을 통한 T-cell의 물리적 특성을 심도 있게 연구할 예정이다.

2.4.3. Jochen Guck : High-throughput mechanical phenotyping for in-vitro diagnostics

세포의 기계적 특성은 질병의 고유하고 민감한 마커로 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 효과에 대한 많은 연구에도 불구하고, 이러한 특성을 편리하게 정량화할 수 있는 적절한 도구가 부족하다는 점은 연구의 주요 장애물이었다. 최근 미세 유체(microfluidics) 기술의 발전으로 대량의 세포를 손쉽게 다룰 수 있는 환경이 준비되면서 이러한 어려움을 극복할 계기가 마련되었다. 이러한 기술 중 하나로, 기존의 형광 기반 유세포 분석기에 근접하는 1,000 세포/초의 분석 속도로 대규모 집단(1.000,000 세포 이상)의 물리적 단일 세포 특성을 지속적으로 분석할 수 있는 실시간 변형성 세포 분석법(real-time deformability cytometry, RT-DC)을 도입했다. RT-DC를 사용하면 크기, 모양, 변형 가능성 및 이미지에 포함된 기타 정보와 같은 이미지 기반 매개 변수를 통해 세포 기능의 생리적 및 병리학적인 변화를 민감하게 감지할 수 있음을 확인하였다 [7]. 예를 들어, 최근 코로나19와 관련하여 질병의 진행을 확인하는 데에 혈액의 기계적 변화를 감지하는 것이 유용하다는 것을 입증했다. 또한 기계적인 조직 분쇄를 통해 조직 내의 단일세포를 빠르게 수득할 수 있기 때문에, 조직 생검을 통해 고형 종양을 진단하는 데도 RT-DC를 사용할 수 있음을 확인하였다. 일반적으로 기계적 표현형 분석은 생물학, 생명공학 및 의학의 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있으며 기존의 유세포분석과 결합하여 새로운 편향되지 않은 차원을 추가할 수 있다.

2.5. Session 4. Tools and techniques

Session 4에서는 immunobiophysics에서 활용될 수 있는 다양한 실험 기법에 대해 초점을 맞추어 진행되었다.

2.5.1. Julien Husson : Micropipette tools to study the mechanics of leukocyte activation [8]

본 연구는 백혈구가 단일세포를 고정할 수 있는 마이크로 파이펫을 응용하여 T-cell의 기계적 특정을 정량적으로 특정할 수 있음을 확인하였다. 마이크로 파이펫을 통해 단일 T-cell 이 변형되는데 필요한 힘의 크기를 측정하였고, T-cell이 활성화될 때 단일 세포 수준에서 더 단단해진다는 것을 확인하였다. 또한, 동일한 기술을 사용하여 식균 작용 중 Neutrophil의 경화 및 막 팽창 현상을 정량적으로 확인하였다. 이러한 테크닉을 통해 이중 Synapse, membrane 수축성의 변동, 대면적 표면과 단일세포표면 사이의 기계적 특성변화 등 다양한 연구에 활용될 수 있음을 확인하였다.

2.5.2. Khalid Salaita : DNA force probes for Immunobiophysics [9]

분자 힘 센서는 세포의 역학을 연구하는 데 강력한 도구다. 이러한 센서는 세포의 일반적인 기계적 거동에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라 질병의 형성과 진행에 대한 기계적 마커를 밝히는 데도 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 세포 역학을 암 진단을 위한 바이오마커로 사용하거나, 면역 체계 기능과 관련된 역학을 측정하고, 약물 치료의 효과를 더 잘 이해하기 위해 세포 역학을 사용할 수 있을 것으로 판단된다. DNA Origami 기법을 통한 분자 힘 센서는 단일분자 수준의 힘을 특정하는데 유용하게 사용될 수 있다. DNA force probe는 사용자가 DNA 구조를 직접 디자인할 수 있으며, 일반적인 형광 분자나 FRET 기술과 결합하여 DNA의 물리적 구조를 확인하기 용이하다. 연구팀은 다양한 구조의 분자 힘 센서를 제작하여 immune synapse 위의 분자들의 결합력과 장력을 측정하여 단일 분자 수준의 힘이 면역반응에 어떤 의미를 갖고 있는지 확인하는 연구를 진행하고 있다.

2.5.3. Eva Sevcsik : Probing the spatial requirements for T-cell receptor triggering [10]

Ligand와 Receptor의 나노 단위 공간 조직은 세포 행동을 조절하는 데 중요한 주제로 떠오르고 있지만 현상을 관찰하기도, 재현하기도 어렵다. T-cell의 항원 인식 반응은 적응 면역의 핵심 현상이고 대부분의 분자적 역할이 정성적으로 많이 밝혀졌지만, 그 작동 원리에 대한 지식은 여전히 제한적이다. 이 연구에서는 DNA origami 기반 Bio-interface를 고안하여 세포가 활성화되는 동안 분자 간의 대규모 공간 재구성 과정을 확인하였다. 이 bio-interface를 적용하여 T-cell 활성화의 공간적 요건을 연구한 결과, 가장 작은 신호 전달 수용체 단위는 20 나노미터 거리 내에 안정적으로 결합된 두 개의 TCR로 구성된다는 사실을 확인하였다. 그러나 생리적 Ligand pMHC의 공간 구성은 항원 매개 T-cell 활성화의 관련 매개변수가 아닌 것으로 확인된다.

2.6. Session 5. The cytoskeleton

Cytoskeleton 은 세포의 형태를 구성할 뿐만 아니라 다양한 세포소기관과 연결되어 그 기능을 조절하는 역할을 한다. 특별히 이들은 세포 내에서 역동적으로 움직이며 다양한 생체반응을 시공간적으로 정교하게 주관한다. Cytoskeleton dynamics는 세포 이동, 식세포작용, immune synapse 구성 등에도 밀접한 연관성이 있기에, immunobiophysics에서 cytoskeleton에 대한 연구는 매우 중요한 위상을 가진다. Session 5에서는 cytoskeleton 이 면역반응과 어떠한 연관성이 있는지를 중점으로 진행되었다.

2.6.1. Raphaël Voituriez

면역세포의 이동은 침입한 병원균을 탐색하고, 확보한 병원균 유래 물질을 다른 면역시스템에 전달하는 데 있어 매우 중요한 현상이다. 다양한 세포 이동 패턴이 보고되었지만 아직까지 면역세포가 어떻게 생체조직내부를 이동하는지, 그 이동 패턴의 면역학적 의미와 작동원리에 대해 일반적인 규칙은 밝혀지지 않았다. 이 연구에서는 면역세포의 Myosin II가 actin contractility를 조절하며 이동속도와 직진성을 어떻게 조절하는지에 대해 다루었다 [11]. Actin과 Myosin II의 세포내부의 공간분포가 변화함에 따라 세포의 이동방향과 속도, 지속성이 변화함을 확인하였으며, 이러한 현상은 세포를 active gel model로 가정한 simulation 모델을 통해서도 확인되었다. 또한, actin과 myosin의 공간분포는 세포가 밀집한 공간을 지날 때처럼, 세포 주변의 공간 특성에 따라 변화를 일으킨다는 점도 확인되었다.

2.6.2. Arpita Upadhyaya : How immune cells respond to physical cues – the role of cytoskeletal dynamics [12]

B세포가 항원에 노출되면 B세포 수용체(BCR)를 사용하여 이 외부 신호를 내부 신호로 변환하고 항원을 흡수하여 전사 프로그램을 활성화한다. 신호 활성화에는 BCR 신호에 의해 시작되는 복잡한 actin cytoskeleton 리모델링이 필요함이 알려졌다. 이러한 cytoskeleton 리모델링은 기계적 힘에 의한 항원의 확산, 돌출, 수축, 세포 내화 등 B세포의 형태학적 변화를 유도하며, 이는 다시 BCR 신호에 영향을 미친다. 따라서 actin cytoskeleton과 BCR 신호 사이의 관계는 양방향 피드백 루프로 추정된다. 이러한 형태 변화는 actin cytoskeleton이 BCR 신호를 조절하는 간접적인 방법의 존재를 추정하게 한다. 최근 연구에 따르면 actin이 BCR 신호에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌다. Cortical actin network는 membrane 위의 BCR diffusivity를 변화시킴으로써 actin이 활성화 단계에서도 BCR 이동성에 직접적인 영향을 미침을 확인하였다. 또한 actin cytoskeleton은 Myosin과 함께 B 세포가 환경의 물리적 특성을 감지하고 BCR을 통해 힘을 생성하고 전달할 수 있도록 함이 확인되었다. 이는 actin cytoskeleton은 항원 자극에 대한 BCR의 신호 역치를 조절하는데 핵심적인 요소임을 시사한다.

3. 총평


학회 참석자 단체사진

Figure 4. 학회 참석자 단체사진


Immunobiophysics 분야를 연구하기 위해서는 biophysics에 대한 이해와 더불어 면역학적 배경지식과 in vivo 실험을 포함한 다양한 실험기술 또한 갖추어야 한다. 다양한 분야를 다루어야 하는 연구의 특성상 새로운 장애물들을 만나게 되지만, 이에 대한 논의를 함께 풀어갈 동료 연구자들을 만나기 어려웠었다. 이번학회는 기존의 면역학이나 생물리학 학회의 분과 차원에서 진행된 것이 아닌, immunobiophysics를 주제로 새로운 학계를 만들어 나가는 사람들이 모였다는 점에서 그 의미가 크다.

COVID19가 전 세계를 휩쓸던 2년 전, Virtual conference로 시작된 본 학회는 두 번째 학회를 hybrid workshop으로 성공적으로 개최해 내었다. 100명 정도의 소규모 인원만이 선별되어 참석하였기에, 저명한 연사들의 발표에 집중할 수 있었을 뿐 아니라 자유로운 분위기에서 활발한 토론을 이어 나갈 수 있었던 점이 이번 학회의 큰 장점이었다고 생각한다. 또한 다양한 접근법을 활용한 연구들을 통해 새로운 연구 방향을 잡는데 큰 도움이 되었고, 다른 참여자들에게 새로운 접근법을 제안을 할 수 있었던 것도 기억에 남는다. 다음 학회 때 어떤 새로운 인물들과 결과들이 등장할지 기대하는 마음으로 학회참관기를 마친다.


4. 참고문헌

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최용준(2023). 2023 EMBO Workshop | ImmunoBiophysics: From fundamental physics to understanding the immune response 학회참관기. BRIC View 2023-C09. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=4714 (May 19, 2023)
* 자료열람안내 본 내용은 BRIC에서 추가적인 검증과정을 거친 정보가 아님을 밝힙니다. 내용 중 잘못된 사실 전달 또는 오역 등이 있을 시 BRIC으로 연락(view@ibric.org) 바랍니다.
 
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