세포는 생명의 기본 단위이며 신체의 다양한 기능을 수행할 수 있는 특이 세포로 진화된 후 집합 배열되어 신체 기관이 된다. 세포는 세포가 처한 환경에 적응하고 세포 간 상호 반응을 위해 전문화되어 있다. 특정 물질을 세포 내외로 진입 또는 진출 시키고 압력을 감지하며 때로는 이종 세포를 인식하여 표시를 하기도 하고 이 표시를 신체 내 다른 세포에게 인식시키기도 한다. 이와 같은 세포 기능에는 독특한 분자물질이 수없이 필요하고 이 같은 분자 물질을 세포 자신의 표면에 보유하기도 한다.

수천 개의 핀이 박힌 쿠션을 상상해보라. 핀의 크기가 큰 놈도 있고 작은 놈도 있다. 녹색인 놈도 있고 청색인 놈도 이다. 끈적거리는 놈도 있다. 대가리가 편편한 놈도 있고 둥근 놈도 있다. 계속 밀고 들어가는 놈과 밖으로 찔러내는 놈도 있디. 핀의 일부는 바늘일 수도 있고 작은 파이프일 수도 있고 통로(채널)일 수도 있다. 이 바늘, 파이프, 통로를 통해 세포 내외로 물질을 출입시킨다.

Cluster of differentiation (CD)분자는 세포 표면 분자의 일종이며 특이한 항체 집단에 의해 인식된다.

이 항체는 세포 타입, 분화 시기, 세포 활성을 동정하는데 이용된다. 운반자(transporter), 수용체 등 생물학적 분자 물질에 흔히 사용되는 단어와 달리 CD 명명법은 면역학자에 의해 경험적으로 개발되었다. CD 명명법을 이해하기 위해서는 항체에 대한 지식이 필요하다.

CD 작명법(nomenclature) 은 1982년 파리에서 열린 HLDA(human leukocyte differentiation antigen 제 1 차 국제 워크숍에서 제안, 정립된 것이다. 이 시스템은 세계 도처의 실험실에서 만들어낸 백혈구 세포 표면 분자(항원)에 대한 수많은 단일 클론 항체(monoclonal antibody)의 분류를 목적으로 제정되었고 그 후 다른 많은 세포 타입으로도 확대되어 250 종류 이상의 클러스터와 subcluster에 적용되었다.

단일 클론 항체(Monoclonal antibodies; mAb)는 모두 동일한 항체다. 동일한 타입의 면역 세포에서 생성되기 때문이며 단 하나의 parent cell에서 유래한 클론이다.

항원은 면역 반응을 자극하여 항체 생산을 유발하는 물질이다.

단일 클론 항체 Monoclonal antibody

항원은 크기가 크고 복잡하여 여러 종류의 항체를 생성할 수 있다. 항원에서 항체 생성을 유도하는 작은 부위가 항원 결정기(epitope, antigenic determinant)다. 단일 클론 항체는 단 하나의 항원 결정기에만 대응하는 항체를 말한다.

항체는 일반적으로 외부 물질(주로 단백질로 된 항원)을 생물체 내에 주입, 체액성 면역 반응을 유도하여 항체 생성을 유발시킨 후 혈액을 채취하여 얻게 된다. 이러한 방법으로 얻은 항체는 대개 다클론 항체(polyclonal antibody)이다. 체액성 면역 반응에서 항원은 여러 가지의 작은 조각, 항원 결정기(epitope; 항체가 인식할 수 있는 최소한의 단위)가 B 세포에 노출되어 B 세포를 활성화시켜 항체를 만들어 내는 형질 세포로 분화시킨다.

생물체 내에서는 여러 종류의 형질 세포가 각기 다른 여러 종류의 항체를 분비한다. 이러한 항체는 항원을 동물체에 주입하는 방식으로는 그 획득이 불가능하다.

G.Khler와 C.Milstein(1975)은 항체를 만들어내는 B세포(백혈구의 일종)와 골수종 세포 (종양 세포의 일종)를 융합시켜 만든 잡종 세포(Hybridoma)를 이용하여 시험관 내에서 순수한 단일 클론 항체를 만들어 냈다.

동물에게 어떤 항원을 주입하면 항원의 각 부분에 대응하는 여러 항체의 복합체가 만들어지지만, 각 항체 생성 세포는 1종류의 항체 밖에 만들지 않는다. 따라서 골수종 세포와 항체 생성 세포의 잡종 세포는 항체를 만들어 내면서 증식하기 때문에 하나 하나의 잡종 세포를 클론 배양하면, 하나의 클론 세포군은 단 1종류의 같은 항체를 만들어 낸다

용도

CD 분자는 세포 표면 분자의 일종이다

CD 분자는 flow cytometry에 의해 세포를 정렬시킨다. '+' '?' 부호는 특정 CD 분자 유무를 의미한다. 예를 들면 "CD34+, CD31?" 세포는 CD34가 존재하고 CD31이 없음을 나타낸다.

가장 흔하게 언급되는 CD 분자는 CD4와 CD8이다. 이것은 2가 아형의 T 임파구 마커이다. 수지상 세포 또한 CD 8을 발현한다.

CD 4는 특이한 방식으로 인식된다. HIV는 CD 4와 결합하여 감염을 유발하고 CD4+ T 세포를 파괴한다. CD4+와 CD8+ T 세포의 상대적 비율로 에이즈 바이러스 감염의 진행을 모니터할 수 있다.

CD 분자는 단지 세포 표면 마커가 아니며 모든 CD 분자가 규명된 것도 아니다. CD4와 CD8은 항원 인식 경로에 매우 중요하다.

단일 클론 항체는 현재 암 면역 치료에 널리 사용되고 있다. 실험실에서 만들어진 항체를 이용한 수동적 면역 치료다. 이때는 암에 대항하기 위해 신체의 면역 기전을 활성화시킬 필요가 없다.

실험실에서 쥐의 골수암을 B세포와 융합시켜 처음으로 항체를 만들어냈다. 이 융합으로 만들어낸 세포를 hybridoma라고 한다. 특별한 항원을 인식하는 B 세포를 골수암 세포(myeloma cell)와 융합시켜 잡종 세포(hybridoma)를 생성한 후 이 잡종 세포가 항체를 생산하는 공장 역할을 하는 것이다. 이때 만들어진 항체는 모두 단일 hybridoma 세포에서 유래한 동일한 클론이 만들어진 것이기 때문에 단일 클론 항체(monoclonal antibodies)라고 하며 MoAbs 또는 MAbs라는 약어로 표시한다. 맨 처음 만들어진 MAbs는 마우스 세포에서 유래한 것이다. 그러나 이것의 문제는 사람의 면역계가 이 항체를 이물질로 인식하여 면역 반응을 일으킨다는 것이다.

그 후 연구자는 마우스 항체 단백질 일부를 인간 단백질로 교체하는 방법을 연구했다. 이것을 chimeric 또는 humanized antibodies라고 한다. 일부 MAbs는 완전히 인간의 것으로 이것은 더 안전하고 더 효과적이다. 특정 암 세포에 대한 모노클론 항체를 대량으로 만들어 암 치료에 사용하고 있다.