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[IPHASE 공식대리점 드림셀] 종간 비교를 통한 말초혈액 단핵세포(PBMC) 분석: 면역학 및 치료제 연구에서의 활용
드림셀
2025-12-22
조회수 38
안녕하세요 IPHASE 공식 대리점 드림셀입니다.
드림셀에서 IPhase의 종간 비교를 통한 말초 혈액 단핵세포(PBMC) 분석을 소개해드립니다.
아래의 뉴스레터에서 자세한 내용을 확인해 보세요!
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Keywords
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1. IPHASE 제품
2. Peripheral Blood Mononuclear Cells(PBMCs)란?
- Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs)는 말초혈액(peripheral blood)에 존재하는 면역세포 집단으로, 단일한 원형 핵(single round nucleus)을 가진 세포들로 구성됩니다. PBMC는 면역 반응의 핵심을 담당하는 세포군으로, 기초 면역학 연구부터 신약 및 면역치료제 개발에 이르기까지 광범위하게 활용되고 있습니다. PBMC에는 다음과 같은 세포들이 포함됩니다.
- 림프구(Lymphocytes): T 세포(T cells), B 세포(B cells), 자연살해세포(NK cells)
- 단핵구(Monocytes)
- 반면, 과립구(granulocytes)(예: 호중구, neutrophils)와 적혈구(erythrocytes)는 PBMC에 포함되지 않습니다.
- PBMC는 일반적으로 Ficoll 기반 밀도구배 원심분리(density gradient centrifugation) 방법을 통해 분리됩니다. 이 방법은 세포의 부력(buoyancy) 차이를 이용하는 비침습적 방법으로, 면역계의 주요 구성 요소를 비교적 손쉽게 확보할 수 있다는 장점이 있습니다. 이러한 특성 덕분에 PBMC는 면역학 연구 및 치료제 개발에서 가장 널리 사용되는 세포 모델 중 하나로 자리 잡았습니다.
3. PBMC Isolation (PBMC 분리 원리)
- 말초혈액 내 세포들은 크기, 형태, 비중(specific gravity)에서 서로 차이를 보입니다.
- 적혈구 및 다형핵 백혈구(polymorphonuclear leukocytes): 비중 1.080 이상 - 단핵세포(PBMC): 비중 약 1.070 - 혈소판(platelets): 비중 약 1.030
- 이러한 비중 차이를 이용하여 PBMC를 선택적으로 분리할 수 있으며, 가장 널리 사용되는 방법이 Ficoll 밀도구배 원심분리법입니다. Ficoll은 자당(sucrose) 기반의 고분자 물질로, 평균 분자량은 약 400,000입니다. 중성이며, 밀도가 1.2 g/mL일 때 정상적인 생리적 삼투압을 초과하지 않고 생체막을 통과하지 않는 특성을 가지고 있어 PBMC 분리에 적합합니다. 원심분리 후에는 다음과 같은 층 분리가 일어납니다(가장 일반적인 Ficoll-Paque 용액의 비중은 약 1.077 g/mL).
- 적혈구와 과립구는 비중이 높아 튜브 바닥으로 침전
- 림프구와 단핵구는 분리용액 상층 또는 경계층에 위치
- 원심분리 이후 분리용액 상단에 형성되는 백색 막(white membrane layer)을 회수하고 세척 과정을 거치면, 고순도의 PBMC를 말초혈액으로부터 분리할 수 있습니다.
4. 종(Species)별 PBMC 연구의 특징과 활용
- PBMC는 다양한 종(species)에서 분리·활용되며, 각 종은 고유한 연구 강점을 제공합니다.
비인간 영장류 /Non-Human Primate PBMCs
Cynomolgus monkey PBMC와 Rhesus monkey PBMC는 인간과의 높은 생리적·면역학적 유사성으로 인해 매우 높은 연구 가치를 지닙니다. 이들 PBMC를 활용한 연구는 면역 반응 기전에 대한 정밀한 분석을 가능하게 하며, 인간 면역치료제로의 전환 가능성(translational potential)이 매우 높습니다. 이러한 특성으로 인해 원숭이 PBMC는 백신 개발, 면역항암제 및 면역조절제 스크리닝, 약물 안전성 평가 등 전임상 및 임상 연구 전반에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
개 / Dog PBMC / Canine PBMC
Dog PBMC 및 Canine PBMC는 수의면역학 연구에서 중요한 모델로 활용되어 왔습니다. 개의 면역 반응 경로를 이해하는 데 기여했을 뿐만 아니라, 인간 면역계와의 유사성을 통해 비교 면역학 연구에도 활용되고 있습니다. 특히 인수공통감염병 연구에서 병원체–숙주 상호작용을 분석하는 데 중요한 데이터를 제공합니다.
설치류/ Rodent PBMCs
설치류 모델에는 Rat PBMC, Mouse PBMC, Hamster PBMC가 포함되며 전통적으로 가장 많이 연구에 사용됩니다. Rat PBMC는 만성 염증성 질환에서의 면역 조절 연구에 활용되며, Mouse PBMC는 유전자 조작 모델과 결합되어 자가면역 및 감염 연구에서 필수적인 역할을 합니다. 또한 Hamster PBMC는 인간과 유사한 바이러스 감수성 및 면역반응을 바탕으로 바이러스 병원성 및 면역 회피 전략 연구에서 rat과 mouse의 중요한 보완 모델로 활용됩니다.
대동물/ Large Animal Models
Minipig PBMC는 전임상 연구와 임상 연구를 연결하는 브릿지 모델로, 재생의학과 장기이식 연구에서 높은 활용도를 보입니다. Rabbit PBMC는 항체 생산 및 자가면역 질환 연구에서 오랫동안 사용되어 온 안정적인 면역 연구 모델입니다.
고양이/ Feline / Cat PBMC
Feline PBMC와 Cat PBMC는 레트로바이러스 감염 및 면역 기능 이상 연구에 특화되어 있습니다. 특히 고양이 면역결핍 바이러스(FIV) 연구를 통해 인간 면역결핍 바이러스(HIV)와의 비교 분석이 가능하며, 진단 및 치료 전략 개발에 중요한 정보를 제공합니다.
조류/ Avian PBMCs
Chicken PBMC와 Duck PBMC 연구는 조류 면역체계의 특성을 이해하는 데 기여하며, 조류 바이러스 감염 및 백신 효능 평가 연구에서 중요한 역할을 합니다.
기타 특수 동물/ Other Species PBMCs
Guinea Pig PBMC는 결핵 및 백신 연구에서 활용되며, Alpaca PBMC와 Camel PBMC는 독특한 항체 구조를 기반으로 한 나노바디(nanobody) 연구에서 주목받고 있습니다. Bovine PBMC와 Sheep PBMC는 가축 면역 질환 연구 및 백신 개발, 질병 관리 전략 수립에 활용됩니다.
- Mixed Lymphocyte Reaction (MLR): DC 세포와 T 세포를 공배양하여 T 세포 활성화를 평가하는 시스템으로, PD-1/PD-L1 경로를 차단하는 면역치료제의 기능적 활성을 검증하는 데 활용됩니다.
- T Cell Activation Assays: 항원 또는 항체 자극을 통해 T 세포 활성화를 유도하고, 면역치료제의 효과를 평가하는 대표적인 분석법입니다.
- T Cell Proliferation Assays: 면역치료제 후보 물질의 스크리닝 및 약물 처리군 간 T 세포 증식 정도를 비교하는 데 사용됩니다.
- Staphylococcal Enterotoxin B (SEB) Stimulation: SEB는 초항원(superantigen)으로, 항원제시세포의 MHC 분자와 직접 결합하여 T 세포를 비특이적으로 활성화하고 IL-2, IL-6 등의 염증성 사이토카인 분비를 유도합니다.
5. 면역 연구에서 PBMC의 역할
PBMC는 in vivo 면역 환경을 모사하는 in vitro 모델로서, 약물 개발 초기 단계에서 중요한 역할을 합니다. PBMC를 활용하면 약물 처리에 따른 세포 증식, 세포사멸, 세포독성 반응을 분석할 수 있으며, 이를 통해 약물의 효능과 안전성을 1차적으로 평가할 수 있습니다. 또한 PBMC의 신호전달 경로 분석을 통해 새로운 약물 타겟 발굴이 가능합니다.
ADCC (항체의존성 세포매개 세포독성)에서의 PBMC 활용
PBMC 활용의 대표적인 예는 항체의존성 세포매개 세포독성(Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity, ADCC)입니다. ADCC 과정에서 항체의 Fab 영역은 표적세포의 항원에 결합하고, Fc 영역은 NK 세포의 Fc 수용체(FcR)에 결합하여 NK 세포를 활성화합니다. 활성화된 NK 세포는 perforin과 granzyme을 방출하여 표적세포의 apoptosis를 유도합니다.
PBMC는 이러한 ADCC 기반 항체치료제 기전을 평가하는 세포 시스템으로 사용됩니다.
기타 면역치료제 개발 응용
6. PBMCs and Cytokine Release Syndrome (CRS)
PBMC는 Cytokine Release Syndrome (CRS) 발생에 핵심적인 역할을 합니다. CAR-T 세포치료제, 단일클론 항체 또는 감염 자극에 의해 PBMC가 과도하게 활성화되면 IL-6, IL-1, IFN-γ, TNF-α 등의 사이토카인이 대량 분비됩니다. 이로 인해 발열, 혈관 누출, 저혈압, 다장기 기능 장애가 발생할 수 있습니다.
PBMC 기반 연구는 이러한 CRS 기전을 이해하는 데 기여했으며, IL-6 수용체 억제제와 같은 표적 치료 전략 개발로 이어졌습니다.
7. 마무리
PBMC는 다양한 종에 걸쳐 면역 기전 이해, 전임상 평가, 면역치료제 개발에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 종간 비교 PBMC 연구는 전임상 연구의 정확도를 높이고 임상 적용 가능성을 강화하며, 새로운 면역치료 전략 개발의 기반이 됩니다.