워싱턴대, 두개골 골수에서 림프절 유사 구조 첫 발견

두개골 골수에서 뇌암을 조기에 방어하는 림프절 유사 면역 거점이 처음 확인됐다.

미국 세인트루이스 워싱턴대학교 의과대학(WashU Medicine) 연구팀은 19일 국제 학술지 네이처(Nature)에 이 같은 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 뼈에서 이런 면역 허브를 찾아낸 첫 사례다.

연구팀은 생쥐 두개골 골수에서 림프절에서나 볼 수 있는 구조를 발견했다. 이 구조는 원거리 림프절이 비정상 세포가 있다는 신호를 받기 전에 뇌암에 먼저 반응하는 조기 방어 허브 역할을 하는 것으로 나타났다.

연구팀은 사람의 두개골 골수에서도 유사한 면역세포가 존재한다는 증거를 확인했다.

수십 년간 과학계는 뇌와 면역계가 서로 소통하지 않는다고 봤다. 이번 연구는 뇌가 면역계와 소통할 뿐 아니라 다른 장기보다 가까운 곳에 면역 감시 초소를 둔다는 점을 보여줬다.

교신저자인 조너선 키프니스 교수는 "두개골 골수는 단순한 구조적 틀이 아니라 뇌 특이적 면역 반응을 위한 이전에 인식되지 않았던 허브를 품고 있다"고 밝혔다. 이어 "국소 면역 생태계를 확인한 것은 신경면역 상호작용에 대한 시각을 바꾸고 뇌종양과 다른 신경질환 치료의 새로운 길을 연다"고 덧붙였다.

키프니스 연구팀은 앞서 뇌를 감싸는 경막에 림프관이 흐른다는 사실을 밝혀 뇌가 면역계와 차단돼 있다는 통념에 도전했다. 최근에는 두개골과 경막, 뇌 조직을 잇는 미세 채널을 찾아 면역세포와 세포 노폐물이 뇌와 두개골 골수 사이를 직접 이동하는 통로를 확인했다.

이번 연구에서는 뇌에서 나온 단백질이 이 채널을 통해 두개골 골수로 직접 이동하는 모습을 추적했다. 그 결과 림프절에서 주로 발견되는 면역 훈련 허브 구조가 확인됐다. 이곳에서는 T여포보조세포(T follicular helper cell)가 B세포를 도와 질병과 감염에 맞서는 대량의 항체를 만들도록 돕는다.

연구팀은 공격적 뇌암인 교모세포종 모델을 이용해 이 면역 허브가 실제로 뇌질환을 방어하는지 시험했다. 뇌암을 가진 생쥐에서 약물로 두개골 면역 허브를 교란하자 종양이 온전한 허브를 가진 생쥐보다 더 빨리 자랐다. 허브 기능이 손상되면 생존율도 낮아져 뇌가 암 방어를 위해 국소 면역 중심에 의존한다는 사실이 확인됐다.

연구팀은 두개골 골수 안에서 항체 생산을 크게 늘리도록 설계된 표적 치료법도 개발했다. 면역을 높이는 단백질 3종을 섞은 젤을 두피 바로 아래에 국소 도포하자 종양과 싸우는 면역 반응이 촉발됐다.

이 면역 반응은 먼저 두개골 골수의 면역 허브에서 나타난 뒤 두개골 밖의 인근 림프절로 이어졌다. 젤을 투여한 생쥐는 대조군보다 종양 거부 반응이 우수하고 생존 기간도 길었다.

제1저자인 박장현 박사는 "건강한 골수에서 이런 구조를 본 것은 처음"이라며 "복잡한 뇌가 자신을 방어하려면 특화된 면역 구조가 필요하다는 점을 보여주는 흥미로운 발견"이라고 말했다. 박 박사는 미국 워싱턴대 박사후연구원으로 이번 연구를 수행했으며 올가을 한국과학기술원(KAIST)에서 독립 연구팀을 시작한다.

키프니스 교수는 이번 발견이 신경면역학에 대한 현재 이해를 근본적으로 바꾼다고 평가했다. 뇌가 방어를 위해 두개골 주변의 1차 대응 면역세포에 의존한다는 사실은 알츠하이머병, 파킨슨병, 조현병, 롱코비드 등 면역 요소를 가진 여러 신경질환 치료법 개발에 대한 접근을 바꿀 잠재력이 있다고 설명했다. 또한 이런 치료법은 주요 말초 부작용 없이 두개골을 통해 면역 허브에 직접 접근할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처에 게재됐으며 논문명은 'Functional role of skull lymphoid structures in CNS immunosurveillance'이다. DOI는 10.1038/s41586-026-10951-4다.