[테라노트] TCR 시퀀싱, 어떤 연구에 활용할 수 있을까요?🔎

📌낮은 가격 📌FFPE 고효율 📌빠른 분석이 가능한 ‘TCR 시퀀싱 서비스'는 어떻게 활용될까요?

2024. 10. 18.

안녕하세요! 테라노트입니다.📖

지난 테라노트에는 나이와 성별에 따른 TCR 레퍼토리의 변화에 대해 알아보았는데요, 오늘은 TCR 시퀀싱을 이용하여 Naïve T 세포 유지 메커니즘에 대한 연구를 소개해드리겠습니다.

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<논문 제목 : Long-term maintenance of human naïve T cells through in situ homeostasis in lymphoid tissue sites>

해당 연구는 새로운 항원에 대한 면역 반응을 조율하는 데 중요한 Naïve T 세포**가 일생동안 어떻게 장기적으로 유지되는지를 알아보고자 하였습니다.

**Naïve T 세포 : 새로운 항원 경험이 없는 T세포

Naïve T 세포는 흉선에서 생성되지만, 나이가 들수록 흉선의 활동이 줄어들면서 새로운 T세포 생산이 줄어듭니다. 연구팀은 이러한 상황에서도 어떻게 Naïve T 세포가 기능적으로 유지될 수 있는지 이해하기위해, TCR 시퀀싱을 사용하여 비장과 림프절에서 미성숙 CD4+ 및 CD8+ T 세포의 TCR(T 세포 수용체) 클론 분포를 분석하였습니다.

이를 통해 다양한 연령층(생후 2개월에서 73세까지)에 걸쳐 1차 및 2차 림프 조직 내에서 T 세포 클론의 존재와 분포 패턴을 조사하여 Naïve T 세포의 지속성 메커니즘을 파악할 수 있었습니다.

그림 1. 연령별 림프 조직 간의 T 세포의 TCR 다양성

A. Naïve T 세포의 연령별 TCR 다양성 :

다양한 연령대에서 13명의 기증자로부터비장(SP), 서혜림프절(ILN), 폐 림프절(LLN)에서 CD4+ Naïve TCR 레퍼토리를 분석한 결과입니다. 기증자 간에 큰 차이가 있지만, 전반적으로 40세 이상에서 다양성이 감소하는 경향을 확인했습니다(Simpson's index** 증가, P=0.03).

** Simpson's index : 무작위로 선택된 두 개의 클론타입이 동일할 확률의 평균값을 나타내는 지표로, 값이 클수록 다양성이 낮음을 의미합니다.

B. Naïve T 세포와 기억 T 세포(TEM)의 다양성 비교 :

Naïve T 세포, TEM에서 각각 가장 큰 클론의 빈도를 비교하여, 다양성의 차이를 확인했습니다. TEM 레퍼토리에서 가장 빈도가 높은 클론은 Naïve 레퍼토리의 클론보다 훨씬 더 높은 빈도로 존재했으며, 가장 많이 확장된 TEM 클론은 Naïve T 세포 클론보다 50배에서 200배 더 높은 빈도로 나타났습니다. 또한, CD8+ T 세포가 CD4+ T 세포보다 더 큰 확장성을 보였습니다.

C. Naïve T 세포와TEM의 다양성 비교 :

VJ 유전자 재조합으로 생성된 클론을 Shannon entropy**로 계산하여 TCR의 다양성을 비교한 결과입니다. Naïve CD4+ 및 CD8+ T 세포의 VJ 다양성은 최대값에 가깝게 나타났습니다. 여기서 최대 값은 log₂N이며, N은 특정 VJ pair로 생성된 클론의 수입니다. 반면에, TEM의 VJ 다양성은 Naïve T 세포보다 훨씬 낮았습니다. 즉, Naïve T 세포가 TEM보다 상대적으로 다양한 TCR을 보유하고 있음을 의미합니다.

** Shannon entropy : 데이터의 다양성 또는 불확실성을 측정하는 지표로, 값이 클수록 다양성이 높음을 의미합니다.

그림 2. 림프 조직별 Naïve T 세포와 TEM의 TCR 클론 분포

CD4+ 및 CD8+ Naïve T 세포와 TEM의 상위 1,000 여개의 클론이 서로 다른 림프 조직(비장, ILN, LLN)에서 얼마나 겹치는지 보여줍니다. TEM은 여러 림프 조직에서 상당한 클론 중복을 보입니다. 반면, Naïve T 세포 클론은 매우 적은 중복을 보여주며, 대부분의 클론이 특정 림프 조직에만 존재합니다. 이는 Naïve T 세포가 각 림프 조직에서 독립적으로 유지되는 경향이 있음을 시사합니다.

그림 3. 연령별 VJ 유전자 재조합 다양성

Naïve T 세포의 VJ 유전자 조합이 나이가 들수록 서로 다른 림프 조직(비장, LLN, ILN) 간에 어떻게 달라지는지 JSD**로 계산(VJ distance)했습니다. 나이가 들수록 VJ 유전자 조합의 차이가 커진다는 것을 보여줍니다. 특히, CD4+ T 세포에서 나이가 많을수록 조직 간 VJ 조합의 차이가 더 뚜렷해지며, VJ distance가 커지는 경향이 나타났습니다(P=0.015). 나이가 들수록 림프 조직 간 Naïve T 세포의 VJ 유전자 조합이 점점 더 다르게 유지된다는 것을 보여줍니다.

**JSD(Jensen-Shannon distance) : 두 확률 분포 간의 차이를 측정하는 지표로, 값이 0에 가까울수록 두 분포가 유사하며, 1에 가까울수록 차이가 큽니다.

이 논문은 인간의 Naïve T 세포가 나이가 들어 흉선 기능이 급격히 감소한 이후에도 림프 조직에서 어떻게 장기간 유지되는지를 탐구한 연구입니다.

40세 이후에도 Naïve T 세포가 림프절에서 기능적으로 유지되며, 특정 림프 조직 내에서 클론 확장이 이루어지고 있음을 확인했습니다. 특히, 림프 조직 간 Naïve T 세포 클론의 중복이 거의 없다는 점은 중요한 발견으로, Naïve T 세포가 각 조직에서 자가 항상성을 통해 유지된다는 것을 시사합니다. 이러한 메커니즘은 백신 및 면역치료 전략에 중요하며, 나이가 들면서 감소하는 흉선 기능을 보완하는 면역 반응 증진 전략으로 활용할 수 있습니다.

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