항원과 면역원(antigen & immunogen) - 합텐(hapten)과 캐리어(carrier protein)

  항원(antigen)은 항체(antibody)와 반응하지만 생명체에서 항상 항체의 생산을 유도하지는 않습니다. 다시 말하면 어떤 항원은 그 자체로 항체 생산을 잘 유도 하지만, 어떤 항원은 어떤 조건이 맞아야만 항체를 생산합니다. 이런 반응은 항체 뿐만 아니라 T cell의 반응에도 마찬가지 입니다.

  항원과 구분하여  체내에 들어와서 체액성 면역반응과 세포 매개성 면역 반응을 유도하는 물질을 면역원(immunogen)이라고 합니다. 좀 더 자세히 말하면 면역원은 체내에 들어와서 B cell을 Plasma cell로 활성화 시켜 항체를 생산하게 하거나 T cell을 helper T cell이나 cytotoxic T cell (CTL)로 활성화 시키는 등의 면역 반응을 유도하는 물질입니다.

  면역원은 항원이라고 할 수 있지만 모든 항원이 면역원인 것은 아닙니다.

  즉, 항원-항체가 반응(결합)하는 여부와 항체를 잘 생산하느냐의 여부는 별개의 문제라는 것 입니다.

 
■ 합텐(hapten)과 캐리어(carrier protein)

 
 - 합텐(hapten)
  : 5000달톤 이하의 작은 분자는 항체와 결합을 할 수 있지만 그 자체로 항체의 생산을 유도하기는 어렵다. 즉 이런 작은 분자들은 항원이지만 면역원이 아닌 경우에 해당한다. (아래와 같은 작은 분자들.)

 - 캐리어(carrier protein)
  : hapten 같은 작은 분자가 다른 큰 분자의 단백질과 결합했을 때 hapten에 대한 항체 생산을 유도한다.

  다시 설명하면 hapten만으로는 면역반응을 일으킬 수 없지만 다른 단백질과 결합시켜 면역반응을 유도하는 면역원으로서 기능을 할 수 있다는 것입니다.

  항원의 면역원성은 이 hapten이라는 물질에 대한 항체반응을 연구하는 과정에서 알려졌습니다.
  1920년대 K. Landsteiner 라는 사람의 연구에서 DNP(dinitropehnol)을 hapten 항원으로 이용하여, DNP만 실험 동물에 주사한 경우 hapten에 대한 항체가 만들어 지지 않는 것을 확인 하였습니다. 반면 DNP hapten을 BSA(bovine serum albumin: 소혈청알부민)에 공유결합 시킨 후 주사 한 경우에는 hapten이 면역원 역할을 하는 것을 발견하게 됩니다. 이후 hapten과 결합하여 면역반응을 유도한 단백질을 carrier 라고 부르게 되었다고 합니다.

■ hapten에 대한 항체 생산에서 B cell과 T cell의 상호작용

  hapten이 붙어있는 단백질이 체내에 들어와서 B cell의 항체 단백질과 결합하면, B cell이 endocytosis(내포작용)를 하여 hapten과 carrier protein을 분해해서 T cell에 제시하게 됩니다. 이를 인지한 T cell은 B cell이 항체를 만들 수 있도록 유도합니다. 이런 과정을 거치는 이유는 B cell의 MHC(Major Histocompatibility Complex : 사람의 경우 HLA(Human Leucocyte Antigen))가 peptide와만 결합하기 때문에 hapten 같은 분자만으로는 항원제시 과정이 일어날 수 없는 것입니다.