천연 다당류인 클로렐라 다당류(PFC)는 낮은 독성, 부작용이 적고 광범위한 효능을 지닌다는 장점으로 최근 학계의 많은 관심을 받고 있습니다. 혈중 지질 저하, 항종양, 항염증, 파킨슨병 치료, 항노화 등의 효능은 체외 및 체내 실험을 통해 예비적으로 검증되었습니다. 그러나 인체 면역 조절제로서의 PFC에 대한 연구는 아직 미흡한 실정입니다.

수지상세포(DC)는 인체에서 가장 강력한 특수 항원 제시 세포입니다. 인체 내 수지상세포의 수는 극히 적기 때문에, 사이토카인을 이용한 체외 유도 모델, 즉 인간 말초혈액 단핵세포 유래 수지상세포(moDC)가 일반적으로 사용됩니다. 체외 유도 수지상세포 모델은 1992년에 처음 보고되었으며, 수지상세포 배양을 위한 전통적인 시스템입니다. 일반적으로 이 모델은 6~7일간의 배양이 필요합니다. 마우스 골수 세포를 과립구-대식세포 콜로니 자극 인자(GM-CSF)와 인터루킨(IL)-4와 함께 배양하여 미성숙 수지상세포를 얻을 수 있습니다(PBS 그룹). 여기에 성숙 자극제로 사이토카인을 첨가하고 1~2일간 배양하면 성숙 수지상세포를 얻을 수 있습니다. 또 다른 연구에서는 정제된 인간 CD14+ 세포를 인터페론-β(IFN-β) 또는 IL-4와 함께 5일 동안 배양한 후, 종양괴사 인자-α(TNF-α)와 함께 2일 동안 배양하여 CD11c와 CD83 발현이 높은 수지상 세포(DC)를 얻었다고 보고했습니다. 이러한 수지상 세포는 동종 CD4+ T 세포와 CD8+ T 세포의 증식을 촉진하는 능력이 더 강합니다. 표고버섯, 팽이버섯, 운지버섯, 복령 등 천연 자원에서 유래한 수많은 다당류는 우수한 면역 조절 활성을 가지고 있으며 임상에서 활용되고 있습니다. 이들은 신체의 면역 기능을 효과적으로 향상시키고 면역력을 강화하며 항암 치료의 보조 요법으로 사용될 수 있습니다. 그러나 인간 면역 조절제로서 PFC에 대한 연구 보고는 드뭅니다. 따라서 본 논문은 PFC가 단핵구 유래 수지상세포(moDC)의 성숙을 촉진하는 역할과 관련 메커니즘에 대한 예비 연구를 수행하여, PFC가 천연 면역 조절제로서 지닌 잠재력을 평가하고자 한다.

인간 조직 내 수지상세포(DC)의 비율이 극히 낮고, 마우스 DC와 인간 DC 간의 종간 보존성이 높기 때문에, 낮은 DC 생산량으로 인한 연구의 어려움을 해결하기 위해 인간 말초혈액 단핵세포 유래 DC의 체외 유도 모델이 연구되어 왔으며, 이 모델은 단기간 내에 우수한 면역원성을 가진 DC를 얻을 수 있습니다. 따라서 본 연구에서는 인간 말초혈액 단핵세포 유래 DC 유도를 위한 전통적인 방법, 즉 rhGM CSF와 rhIL-4를 체외에서 공동 배양하고 이틀에 한 번씩 배지를 교체하여 5일째에 미성숙 DC를 얻는 방법을 사용했습니다. 6일째에 각 그룹에 따라 PBS, PFC, LPS를 동일 용량으로 첨가하고 24시간 동안 배양하는 것이 인간 말초혈액 단핵세포 유래 DC 유도 배양 프로토콜입니다.

천연물 유래 다당류는 면역 자극제로서 낮은 독성과 저렴한 비용이라는 장점을 가지고 있습니다. 예비 실험 결과, 본 연구팀은 PFC가 시험관 내에서 유도된 인간 말초혈액 단핵세포 유래 수지상세포(DC) 표면의 성숙 마커인 CD83의 발현을 유의하게 증가시키는 것을 발견했습니다. 유세포 분석 결과, 10 μg/mL 농도의 PFC를 24시간 처리했을 때 DC 표면의 성숙 마커 CD83 발현이 최고조에 달하여 DC가 성숙 단계에 진입했음을 보여주었습니다. 따라서 본 연구팀은 시험관 내 유도 및 처리 계획을 확정했습니다. CD83은 DC 표면의 중요한 성숙 바이오마커이며, CD86은 DC 표면에서 중요한 보조 자극 분자로서 T 세포 활성화를 위한 2차 신호 역할을 합니다. 두 가지 바이오마커인 CD83과 CD86의 발현 증가는 PFC가 인간 말초혈액 단핵세포 유래 수지상세포(DC)의 성숙을 촉진함을 나타내며, 이는 PFC가 DC 표면의 사이토카인 분비 수준을 동시에 증가시킬 수 있음을 시사합니다. 따라서 본 연구에서는 ELISA를 이용하여 DC에서 분비되는 사이토카인 IL-6, TNF-α, IL-10의 수준을 평가했습니다. IL-10은 DC의 면역 관용과 밀접한 관련이 있으며, 면역 관용을 가진 DC는 종양 치료에 흔히 사용되어 장기 이식에서 면역 관용을 위한 잠재적인 치료 아이디어를 제공합니다. IL-6 계열은 선천성 및 적응성 면역, 조혈, 항염증 효과에 중요한 역할을 합니다. IL-6와 TGF-β는 Th17 세포 분화에 공동으로 관여한다는 연구 결과도 있습니다. 인체가 바이러스에 감염되면 바이러스 활성화에 반응하여 DC에서 생성되는 TNF-α는 자가분비 성숙 인자로 작용하여 DC 성숙을 촉진합니다. TNF-α를 차단하면 수지상세포(DC)가 미성숙 단계에 머물게 되어 항원 제시 기능을 충분히 발휘하지 못하게 됩니다. 본 연구의 ELISA 데이터는 PFC 투여군에서 IL-10 분비량이 다른 두 그룹에 비해 유의하게 증가했음을 보여주며, 이는 PFC가 수지상세포의 면역 관용을 강화함을 시사합니다. 또한, IL-6 및 TNF-α 분비량 증가는 PFC가 수지상세포의 T세포 분화를 촉진하는 효과가 있을 수 있음을 나타냅니다.