HEK-Blue ™ IFN-α / β Передача сигналов клеток

Клетки HEK-Blue ™ IFN-α / β позволяют обнаруживать биоактивные интерфероны человека I типа (т.е.е. IFN-α и IFN-β ) путем мониторинга активации пути ISGF3.

IFN-α и IFN-β являются важными противовирусными цитокинами, которые также обладают антипролиферативными и иммуномодулирующими функциями [1, 2]. Эти цитокины связываются с рецептором клеточной поверхности, состоящим из двух субъединиц, IFNAR1 и IFNAR2, которые связаны с TyK2 и JAK1 соответственно [1]. При связывании с этим рецептором IFN типа I запускают путь JAK / STAT / ISGF3.

Подробнее

Описание клеточной линии:

Клетки HEK-Blue ™ IFN-α / β получали путем стабильной трансфекции клеток эмбриональной почки человека (HEK) -293 генами STAT2 и IRF9 человека для получения полностью активного пути передачи сигнала IFN типа I.Другие гены этого пути (IFNAR1, IFNAR2, JAK1, TyK2 и STAT1) естественным образом экспрессируются этими клетками. Клетки содержат индуцибельный репортерный ген SEAP (секретируемая эмбриональная щелочная фосфатаза) под контролем IFN-α / β-индуцибельного промотора ISG54.

Стимуляция клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β человеческим IFN-α или IFN-β активирует путь JAK / STAT / ISGF3 и впоследствии индуцирует продукцию SEAP. Уровни SEAP легко оценить в супернатанте с помощью раствора QUANTI-Blue ™.

Кроме того, активация клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β человеческим IFN-α может быть заблокирована нейтрализующим моноклональным антителом, таким как анти-hIFN-α-IgG.

Характеристики клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β:

• Полнофункциональный сигнальный путь IFN-α / β
• не отвечает ли на человеческий IFN-γ (IFN типа II)
• Легко оцениваемая активность репортера ПДУЭР
• Функционально протестировано и гарантированно не содержит микоплазм.

Применение клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β:

• Обнаружение человеческого IFN-α и IFN-β
• Скрининг антител против hIFN-α или анти-hIFN-β

Использованная литература:

1.Schreiber G. 2017. Молекулярные основы дифференциальной передачи сигналов интерферона I типа. J. Biol. Chem. 292: 7285-94.
2. McNab F. et al ., 2015. Интерфероны I типа при инфекционных заболеваниях. Nat Rev Immunol. 15 (2): 87-103.

Фигуры

Стимуляция клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β рекомбинантными человеческими IFN-α, IFN-β и IFN-γ. После 24-часовой инкубации активность SEAP оценивали с помощью раствора QUANTI-Blue ™ и считывали оптическую плотность (О.D.) при 655 нм.

Примечание. Коэффициент ответа рассчитывали путем деления OD при 655 нм для обработанных клеток на OD при 655 нм для необработанных клеток.

Клетки HEK-Blue ™ IFN-α / β стимулировали различными рекомбинантными цитокинами человека; IFNα (1000 МЕ / мл), IFNβ (1000 МЕ / мл), IFNγ (1000 МЕ / мл), IL-1β (100 нг / мл), IL-4 (100 нг / мл), IL-6 (100 нг / мл), IL-13 (100 нг / мл), IL-18 (100 нг / мл), TGF-β (10 нг / мл) и TNF-α (100 нг / мл). После 24-часовой инкубации активность SEAP оценивали с помощью раствора QUANTI-Blue ™ и считывая O.D. при 655 нм.

Анти-hIFN-α-IgA инкубировали с 500 МЕ / мл человеческого IFN-α в течение 30 минут перед добавлением клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β, которые инкубировали с антителом и цитокином еще 24 часа. часУровни SEAP в супернатанте измеряли с использованием раствора QUANTI-Blue ™ и считывая O.D. при 655 нм.

Технические характеристики

Устойчивость к антибиотикам: бластицидин, Zeocin ™

Среда для выращивания: DMEM, 4,5 г / л глюкозы, 2 мМ L-глутамина, 10% (об. / Об.) Инактивированной нагреванием фетальной бычьей сыворотки, 100 Ед / мл пенициллина, 100 мкг / мл стрептомицина, 100 мкг / мл Нормоцина. ™

Гарантированное отсутствие микоплазм

Обнаруживает человеческие интерфероны I типа:

• Диапазон определения человеческого IFN-α: 1-10 ⁴ МЕ / мл
• Диапазон определения человеческого IFN-β: 10-10 ⁴ МЕ / мл

Детали

Интерфероны типа I, в частности интерферон-альфа (IFN-α) и интерферон-бета (IFN-β), играют жизненно важную роль в устойчивости организма к вирусным инфекциям [1, 2].Семейство IFN типа I представляет собой семейство мультигенных цитокинов, которое кодирует 13 частично гомологичных подтипов IFN-α у людей (14 у мышей), один IFN-β и несколько плохо определенных продуктов с одним геном (IFN-, IFN-τ , IFN-κ, IFN-ω, IFN-δ и IFN-ζ) [1, 2]. IFN-α и IFN-β являются наиболее определяемыми и наиболее широко экспрессируемыми IFN типа I [2].

IFN-β и все подтипы IFN-α связываются с гетеродимерным трансмембранным рецептором, состоящим из субъединиц IFNAR1 и IFNAR2, которые связаны с тирозинкиназами Tyk2 и Jak1 (киназа Janus 1) соответственно.Эти киназы фосфорилируют STAT1 и STAT2, которые затем димеризуются и взаимодействуют с регуляторным фактором 9 IFN (IRF9), что приводит к образованию комплекса ISGF3. ISGF3 связывается с IFN-стимулированными элементами ответа (ISRE) в промоторах IFN-стимулированных генов (ISG), чтобы регулировать их экспрессию.

Стимуляция клеток HEK-Blue ™ IFN-α / β человеческим IFN-α или IFN-β активирует путь JAK / STAT / ISGF3 и впоследствии индуцирует продукцию SEAP .

1.Schreiber G. 2017. Молекулярные основы дифференциальной передачи сигналов интерферона I типа. J. Biol. Chem. 292: 7285-94.
2. McNab F. et al ., 2015. Интерфероны I типа при инфекционных заболеваниях. Nat Rev Immunol. 15 (2): 87-103.

Интерферонов типа III в вирусных инфекциях и противовирусном иммунитете — FullText — Cellular Physiology and Biochemistry 2018, Vol. 51, № 1

Аннотация

Интерфероны (IFN) могут служить первой линией иммунной защиты от вирусной инфекции.Идентификация IFN-λs 1, 2, 3 и 4 (называемых IFN типа III) показала, что противовирусный иммунный ответ на вирусы содержит больше компонентов, чем IFN типа I, которые известны более 50 лет. IFN-λ представляют собой IFN-λ1 (IL-29), IFN-λ2 (IL-28a), IFN-λ3 (IL-28b) и IFN-λ4, который напоминает IFN-λ3. IFN-λ обладают иммунным ответом и биологической активностью типа I-IFN, но наши знания об этих новых участниках противовирусного ответа недостаточно хорошо установлены. В этом обзоре мы пытаемся описать текущую информацию об экспрессии и функции IFN-λ во врожденной противовирусной иммунной защите и о роли IFN-λ2 в регуляции и формировании адаптивного иммунного ответа.Мы предполагаем, что IFN-λ являются ключевыми противовирусными цитокинами, непосредственно осуществляющими противовирусный иммунный ответ на эпителиальных поверхностях на ранних стадиях вирусной инфекции, и что эти цитокины также искажают баланс клеток Th2 и Th3 в сторону фенотипа Th2. Кроме того, генетический полиморфизм генов IFN-λ может ухудшать противовирусные иммунные ответы при клиническом лечении.

© 2018 Автор (ы). Опубликовано S. Karger AG, Базель

Введение

Первая линия защиты для противодействия патогенным инфекциям обычно зависит от врожденного иммунного ответа.В ходе иммунного ответа рецепторы распознавания образов (PRR), которые ограничены зародышевой линией, используются для идентификации молекулярных организаций, консервативных среди классов патогенов, таких как вирусная двухцепочечная РНК. Интерфероны (IFN), которые представляют собой секретируемые белки, кодируемые хозяином и подразделяются на три типа (I, II и III), часто участвуют во множественных иммунных взаимодействиях и выполняют как индукцию, так и регуляцию врожденных и адаптивных противовирусных механизмов, когда вирусы инфицируют хозяина. .При возникновении вирусных инфекций экспрессия IFN типа I (как правило, сосредоточена на IFN-α и IFN-β) будет функционировать как основной врожденный ответ противовирусной защиты [1]. Противовирусная активность, проявляемая IFN типа I, напрямую подавляет репликацию вируса. Кроме того, IFN типа I могут опосредовать клеточные иммунные функции как врожденной, так и адаптивной иммунной системы, обеспечивая устойчивость к вирусным инфекциям и поддерживая долгосрочный иммунитет [2]. Из-за очевидных противовирусных функций IFN типа I [3] было проведено множество исследований иммунной активности IFN типа I, и был получен большой объем информации о молекулярных механизмах его биологических действий, иммунной индукции IFN типа I и иммунное уклонение, осуществляемое вирусами [4].Основываясь на многочисленных исследованиях IFN типа I, он используется в качестве иммунного индуктора или лекарственного средства для лечения хронической вирусной инфекции. Среди трех типов IFN, IFN типа III, называемые IFN-λ или IFNL, также играют важную роль в противовирусной иммунной активности [5]. IFN типа III (IFN-λ1, 2 и 3) были обнаружены как интерлейкины (IL) -29, 28a и 28b и обладают многими иммунными активностями, общими с IFN типа I [6, 7]. Позднее был открыт новый член, названный IFN-λ4, который может экспрессироваться только людьми, несущими символ гена (аллель IFNL4-ΔG [rs368234815]) [8].Следует отметить, что врожденные противовирусные ответы на проникновение вирусных частиц были непосредственно опосредованы PRR и не зависели как от путей TLR, так и от RIG-I, а именно, независимо от IFN [9]. Этот вывод иллюстрирует, что ранние события, связанные с врожденной антивирусной активностью, более сложны, чем считалось ранее, и подчеркивает, что исследователям все еще необходимо оценить гораздо больше случаев, чтобы понять ранние этапы борьбы с вирусом-хозяином. В этом обзоре мы пытаемся представить, как были открыты IFN типа III, и обсудить, что было изучено об их роли в посредничестве врожденной / адаптивной иммунной системы и их механизме противовирусной защиты.Наконец, мы предлагаем дальнейшие направления исследований биологии IFN типа III.

Открытие IFN типа III

IFN типа III, включая IFN-λ1, IFN-λ2 и IFN-λ3, впервые было описано расчетным прогнозом в соответствии с данными генома [6, 7]. Открытие IFN-λ4 было сделано путем анализа многих маркеров однонуклеотидного полиморфизма (SNP), расположенных выше хромосомной области IFN-λ3, на основе полногеномных исследований вирусной инфекции гепатита C [8]. Чтобы лучше классифицировать символ гена IFN-λ4, основная информация о местоположении семейства IFN-λ в геноме проиллюстрирована на рис.1. Все четыре члена существуют в области от 19q13.12 до 19q13.13 в длинном (q) плече хромосомы 19. Ген IFNL1 (Il-29) расположен ниже IFNL2 (IL-28a). ), а ген IFNL3 расположен ниже IFNL4 . Три белка (IFN-λ1, IFN-λ2 и IFN-λ3) транскрибируются и транслируются из генов (IFNL1, IFNL2 и IFNL3) и очень похожи друг на друга. В частности, степень сходства между IFN-λ2 и IFN-λ3 составляет примерно 96% на уровне аминокислотной последовательности, а аминокислотная идентичность между IFN-λ1 и IFN-λ2 / IFN-λ3 составляет примерно 81% [6, 7 ].Хотя IFN-λ4 наиболее близок к IFN-λ3, аминокислотная идентичность между IFN-λ3 и IFN-λ4 составляет примерно 30% [10]. Рецептор IFN-λ исследовали посредством сканирования транслированных геномных последовательностей человека на предмет последовательностей, относящихся к рецепторам цитокинов класса II. IFN-λ1-4 рассматриваются как IFN типа III, потому что они передают сигнал через рецепторный комплекс, который отличается от рецептора, используемого IFN типа I и типа II [11, 12]. Следовательно, дальнейшее описание нового типа врожденного противовирусного цитокина вызвало ряд вопросов и потребовало дополнительного понимания роли IFN-λ в противовирусной защите.Здесь мы приводим некоторые новые данные, связанные с ролью IFN-λ в врожденных и адаптивных иммунных ответах, чтобы проиллюстрировать биологическую активность этих IFN и предоставить некоторые справочные предложения для потенциального клинического применения IFN-λ при вирусных инфекциях.

Рис. 1.

Расположение генов семейства IFN-λ в хромосоме 19.

Генерация IFN-λ во время вирусной инфекции

Основным этапом образования IFN является требование для обнаружения микробов внутриклеточным методом. рецепторы.Вирусные генетические материалы являются наиболее мощными индукторами IFN-ответов. В цитоплазме 5’-трифосфорилированная или двухцепочечная (ds) РНК распознается геликазами RIG-I и MDA5 домена «DEXD-H box» [13, 14]. В эндосомах ssRNA или dsRNA могут распознаваться Toll-подобными рецепторами (TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9) [15-17]. В некоторых случаях ДНК может служить мощным индуктором образования IFN, но данных о рецепторных системах, опосредующих эти события, не поступало. Сообщалось, что ДНК-зависимый активатор IFN-регуляторных факторов (DAI), также называемый DLM-1 или ZBP1, может распознавать Z- / B-ДНК и запускать экспрессию IFN [18, 19].Взаимодействие между IRF3 и DAI может способствовать ответу IFN на ДНК цитомегаловируса человека [20]; однако DAI, вероятно, увеличивает уровни репликации ВИЧ-1 через путь DAI-NF-κB [21]. Интересно, что из-за перекрестного взаимодействия между системами, чувствительными к ДНК и РНК, РНК-полимераза III распознает некоторые ДНК в качестве матриц и выполняет de novo генерацию 5′-трифосфорилированных РНК с двухцепочечными структурами, которые могут запускать системы IFN через RIG- I путь [22, 23]. Более того, были идентифицированы другие новые пути, вовлеченные в систему IFN, запускающую ДНК-сенсор, включая путь cGAS-STING и отсутствующий в меланоме 2 (AIM2) путь инфламмасомы [24–26].В пути cGAS-STING динуклеотид 2 ‘, 3’-GMP-AMP может служить в качестве вторичного эндогенного мессенджера в передаче сигналов врожденного иммунитета, индуцированной чужеродной ДНК, связанной с бактериальной и вирусной инфекцией, и распознаваться рецептором STING, вызывая фосфорилирование TANK-связывающей киназы 1 (TBK1) и IRF3, приводящее к образованию IFN [27]. Для нового рецептора цитоплазматической ДНК AIM2 может формировать инфламмасому с лигандом и ASC (связанный с апоптозом пятнышкообразный белковый домен, содержащий домен активации и рекрутирования каспазы) для активации как каспазы-1, так и NF-κB.Эти сигнальные трансдукции затем запускают систему IFN типа I и пути пироптозной и апоптотической смерти [28-30]. В целом, внутриклеточное зондирование микробов через различные рецепторные системы врожденной иммунной системы запускает передачу сигналов некоторым транскрипционным факторам и, наконец, приводит к образованию IFN.

Что касается роли факторов транскрипции в экспрессии двух типов IFN, стратегии транскрипции основываются на ядерном факторе (NF) κB и факторах регуляции IFN (IRF).Несмотря на в целом сходную модель транскрипции для экспрессии двух типов, существуют важные различия в механизмах транскрипции, опосредующих экспрессию двух типов [31]. Взяв, например, IFN-α, кластер сайтов связывания IRF существует в промоторах IFN-α, но существуют разные аффинности для связывания IRF3 и IRF7 с соответствующими сайтами, и IRF7 имеет сильную тенденцию связывать IFN-α. промотор для индукции экспрессии гена [32, 33]. Для экспрессии IFN-β как IRF3, так и IRF7 могут хорошо связываться с правильным сайтом в промоторе.Поскольку экспрессия является конститутивной, в то время как экспрессия IRF7 является IFN-специфичной, экспрессия IFN-β является ранним врожденным иммунным ответом, тогда как экспрессия IFN-α является отложенным ответом, но находится на высоком уровне [33, 34]. Что касается экспрессии IFN-λ, то промоторы всех генов IFN-λ имеют сайты связывания для NF-κB и IRF [35, 36]. Следует отметить, что промотор в гене IFN-λ1 имеет высокое сродство к IRF3, тогда как промотор IFN-λ2 / 3 имеет высокое сродство к IRF7. Следовательно, ответы IFN-λ2 / 3 представляют собой замедленную кинетику по сравнению с IFN-λ1 [36].По сравнению с промотором IFN-β человека, кластер дистальных сайтов NF-κB играет важную роль в полной индукции IFN-λ1, и эти сайты активируют промотор IFN-λ1 без IRF-3/7 [37]. Когда путь NF-κB ингибировался в дендритных клетках (DC), генерация IFN-λ серьезно блокировалась, но это ингибирование оказывало незначительное влияние на генерацию IFN типа I [38]. Несмотря на то, что одни и те же транскрипционные факторы участвуют в активации генерации IFN типа I и III, путь NF-κB является ключевым регулятором в генерации IFN-λ, тогда как путь IRFs доминирует над экспрессией IFN типа I.Более того, из-за независимого действия NF-κB и IRF-3/7 промоторы IFN-λ кажутся более гибкими, чем промотор IFN-β, в получении отдельных сигналов для активации генерации IFN-λ независимо.

Индукция IFN-λs и сигнальные пути

Все биологические активности цитокинов осуществляются путем взаимодействия со специфическими рецепторами, которые получают стимулы и затем запускают внутриклеточные события через пути передачи сигнала. Стимулы, запускающие экспрессию генов IFNL , включая вирусы, аналогичны тем трансляциям IFN типа I [6, 7, 39-41].Тем не менее, существуют различия в требованиях к рецепторам и факторам транскрипции между IFN типа I и IFN типа III. Передача сигнала IFN типа I зависит от комплекса IFNAR, который состоит из IFNAR 1 и IFNAR2, тогда как передача сигнала IFN типа III зависит от IFN-λ-специфической цепи IL-28Ra и цепи IL-10R2, которая включает IL-10 и другие члены суперсемейства IL-10 [6, 7]. Когда хозяин обнаруживает ассоциированные с патогеном молекулярные структуры с помощью PRR, могут быть синтезированы IFN типа I и III.Для передачи сигнала, индуцированного IFN типа I, взаимодействия между IFN-α / β и IFNAR запускают активацию специфических рецепторных взаимодействующих тирозинкиназ Jak1 и Tyk2, которые могут фосфорилировать членов сигнального преобразователя и активатора семейства транскрипции (STAT) до запускают димеризацию STAT и активацию активности родственных факторов транскрипции [42]. STAT1 и 2 считаются основными факторами транскрипции, активируемыми IFN, которые вместе с IRF9 образуют тримерный комплекс ISGF3, который управляет транскрипцией стимулированных IFN генов (ISG) (PMID: 7959489).После исследований функций семейства STAT, STAT 3, 4 и 5 также могут активироваться IFN типа I [43]. Несмотря на различия между рецепторными системами, используемыми IFN типов I и III, внутриклеточные сигнальные программы, активируемые IFN-λ, в некоторой степени схожи. Комбинация IFN-λ и IL-28Rα вызывает конформационные изменения, которые эффективно осуществляют рекрутирование IL-10R2 в комплекс IFN-λ-IL-28Rα-IL-10R2. Затем активируются ассоциированные с рецептором тирозинкиназы (TYK2 и JAK1), чтобы контролировать фосфорилирование тирозина внутриклеточного домена цепи IL-28Rα [44, 45].Белки STAT отслеживают и связываются с мотивами с фосфотирозином в этом домене и формируют ISGF3, например IFN типа I. ISGF3 перемещается из цитозоля в ядро ​​и связывается с интерферон-стимулированными элементами ответа (ISRE) в промоторах ISG (рис. 2), которые могут продуцировать множество белков с противовирусными функциями [10, 46, 47]. Несмотря на аналогичные модели передачи сигнала, опосредованные IFN типов I и III, IFN типа I могут индуцировать экспрессию ISG с более высокой кинетикой, чем у IFN типа III, а IFN типа III могут продлевать более стабильно высокий уровень экспрессии ISG, чем у типа I. IFNs [46].Остается неясным, обладает ли ИФН типа III иммунной активностью, отличной от иммунной активности ИФН типа I, и обладают ли эти два типа ИФН противовирусной активностью с разной кинетикой.

Рис. 2.

Модель сходства в передаче сигналов, запускаемых рецепторами IFN типов I и III. IFN типов I и III основаны на рецепторных комплексах IFNAR1 / IFNAR2 и IL-28Rα / IL-10R2 соответственно. В некоторой степени внутриклеточные сигнальные трансдукции, индуцированные двумя различными рецепторными комплексами, подобны, особенно с IFN-активированным фактором транскрипции ISGF3, состоящим из SAT1-SAT2-IRF9.ISGF3 может связываться с интерферон-стимулированными элементами ответа (ISRE) в промоторах многочисленных IFN-стимулированных генов (ISG), чтобы запускать экспрессию ISG.

Роль IFN-λ в противовирусных ответах

IFN обычно рассматриваются как противовирусные цитокины при врожденных иммунных ответах. В семействе IFN типа III IFN-λ1, IFN-λ2 и IFN-λ3 представляют собой противовирусную активность против ряда вирусов in vitro [6, 7]. Это быстро вызвало вопросы о функциях IFN-λ в ограничении репликации основных патогенных вирусов человека.Первое сообщение о противовирусном ответе IFN-λ заключается в том, что IFN-λ могут блокировать репликацию вируса гепатита C и вируса гепатита B in vitro [48]. Однако IFN-λ4, который вырабатывается только людьми, несущими аллель IFNL4-ΔG в качестве основного варианта у африканцев и второстепенного варианта у азиатов, связан с неспособностью противостоять инфекции HCV либо спонтанно, либо в ответ на лечение [ 10]. Согласно текущим данным о функциях IFN-λs, многочисленные исследования были сосредоточены на их вкладе в противовирусные иммунные ответы.Рекомбинантные IFN-λ1 и -λ2 ограничивают уровни репликации и цитотоксическую активность вируса простого герпеса (HSV) в клетках HepG2 [40]. После этого IFN-λ1 и -λ2 могут индуцировать экспрессию хемокинов CC, которые способны связываться с входным корецептором CCR5 ВИЧ-1 и ограничивать инфицирование макрофагов ВИЧ-1 [49]. вирусная инфекция, IFN-λ может индуцировать противовирусный фактор Mx1, чтобы ограничить распространение вируса гриппа A в легких; однако IFN-λ не может индуцировать Mx1 для ограничения репликации гепатотропного вируса в печени [50], что позволяет предположить, что IFN-λ играет важную роль во врожденном иммунном ответе в тканях слизистой оболочки.Когда мышей с нокаутированными рецепторами IFN типов I и III заражали вирусом желтой лихорадки (YFV), у этих мышей наблюдались отчетливые изменения в частотах множественных линий иммунных клеток, нарушение активации Т-клеток и серьезное нарушение баланса провоспалительных цитокинов [51]. ]. Кроме того, широкий спектр противовирусной иммунной активности IFN-λ был идентифицирован в печени, легких, головном мозге и кишечном тракте [52–55]. В совокупности репликация функционально и структурно различных вирусов человека нарушается IFN-λ в различных органах и тканях.

Несмотря на сходные противовирусные реакции между IFN типа III и типа I, упомянутые выше, эти два типа IFN существенно различаются в отношении того, на какие клетки они нацелены. Рецепторы (IFNAR) IFN типа I существуют повсеместно, однако рецептор (IL-28Rα) существует только в нескольких типах клеток, включая некоторые классы лейкоцитов, такие как макрофаги, лимфоциты периферической крови, обычные DC, эпителиальные клетки и плазмоцитоидные DC. и поэтому клеточный ответ на IFN-λ ограничен узким спектром типов клеток и тканей [6, 7, 41, 56-60]. Эти данные также указывают на то, что дифференциальная экспрессия рецепторов IFN типа I по сравнению с типом III очевидна. эффекты на биологическую активность этих функционально связанных цитокинов в противовирусном ответе живых организмов.После исследований противовирусных иммунных ответов IFN-λ in vitro рекомбинантный IFN-λ, добавленный экзогенно или экспрессированный из рекомбинантного вируса, был способен ограничивать репликацию вируса у мышей, включая вирус Зика (ZIKV), вирус осповакцины, вирус гриппа А. , вирус гриппа B, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома, метапневмовирус человека, респираторно-синцитиальный вирус, HSV-2 и другие [40, 50, 61-64]. В этих исследованиях сообщается, что IFN-λ играет ключевую роль в противовирусных иммунных ответах in vivo и что эпителиальные поверхности являются основным полем битвы за эффективность IFN-λ в врожденных иммунных ответах, которые возникают в дыхательных и желудочно-кишечных трактах.Вышеупомянутые серьезные результаты в основном зависели от модели инфекции (мыши IL-28RA — / — и мыши IFNAR — / -). В литературе сообщается, что мыши STAT1 — / — проявляют более выраженный фенотип по сравнению с мышами IFNAR — / — после вирусного заражения. Это предполагает, что путь STAT играет важную роль во врожденных иммунных ответах на IFN-λ и IFN-γ [64-66].

Несмотря на то, что IFNs служат первой линией иммунной защиты от вторжения вирусных инфекций, вирусы могут применять различные стратегии для подавления противовирусных иммунных ответов IFNs.Подобно вирусам, ингибирующим ответы IFN типа I различными методами, как ДНК-, так и РНК-вирусы используют различные стратегии уклонения, чтобы блокировать молекулы, необходимые для экспрессии IFN типа III (например, IRF3), и ингибировать необходимые биологические функции (например, STAT1 / 2). , что приводит к нарушению ответа IFNs типа III [67]. Цитоплазматический белок (E3L) вируса осповакцины может нарушать PKR-зависимый путь для предотвращения противовирусного иммунного ответа, опосредованного IFN-λ. [68] Вирусы Эбола (EBoV) могут генерировать вирусный белок (VP24), который подавляет активацию IRF3 ниже по течению. , блокируя экспрессию IFN-λ [69].Вирусная протеаза (2A ^pro ) вируса Коксаки может блокировать как путь TLR3, так и пути RIG-I / MDA5 для дальнейшей генерации белков передачи сигнала (TRIF и IPS1) и, следовательно, снижения экспрессии IFN-λ [70]. Несмотря на то, что IFN-λ выполняет важный противовирусный иммунный ответ на норовирусную инфекцию эпителиальных клеток кишечника, вирусный белок (NS1) действует через прямой антагонизм системы IFN-λ и доминирует в тропизме вирусных клеток [71]. Два дополнительных белка ВИЧ-1 (Vpr и Vif) могут связываться с TANK-связывающей киназой 1 (TBK1) и блокировать экспрессию IFN типов I и III в человеческих DC и макрофагах [72], хотя IFN-λ играет ключевую роль в противовирусные иммунные ответы на эпителиальных поверхностях, вирусы изо всех сил стараются уклоняться от противовирусных иммунных ответов для создания инфекции.

Влияние IFN-λ на адаптивные иммунные ответы

Из-за некоторых схожих функций и сигнальных путей между IFN типа I и типа III предполагается, что система IFN-λ обладает некоторыми новыми аспектами врожденной иммунной системы, регулирующей адаптивный иммунитет. отклик. IFN-λ регулирует дифференцировку DC из моноцитов посредством формирования рецепторного комплекса IFN-λ, и стимуляция через этот рецептор специфически индуцирует пролиферацию толерогенных CD4 ⁺ CD25 ⁺ Foxp3 ⁺ регуляторных T (Treg) -клеток, в результате чего в генерации толерогенных ДК, которые могут подавлять функции IFNs [73].После аналогичных результатов исследования рекомбинантный аденовирус, экспрессирующий человеческий IFN-λ1, может снижать секрецию сывороточного IgE и увеличивать количество CD4 ⁺ CD25 ⁺ Foxp3 ⁺ Treg клеток селезенки, ослабляя аллергическое воспаление дыхательных путей [74]. Последующие исследования также отметили, что IFN-λ снижает активность Treg во время развития адаптивного иммунного ответа в более физиологических системах [75]. Таким образом, иммуностимулятор (экстракт выдержанного чеснока) может повышать уровень цитокинов IFN-λ и IL-4 в спленоцитах, стимулированных специфическим опухолевым антигеном, и уменьшать количество Treg-клеток в селезенке [76].Похоже, что IFN-λ позволяет адаптивной иммунной системе снижать иммуносупрессию, регулируемую Treg-клетками. Однако совсем недавно, по сравнению с активностью иммуносупрессии, регулируемой живыми Treg-клетками, мертвые Treg-клетки поддерживают и усиливают супрессорную способность иммунных ответов [77]. Основываясь на этих выводах, мы предполагаем, что дальнейшие исследования роли IFN-λ в снижении активности, индуцированной Treg-клетками, могут пролить свет на то, как контролировать поведение Treg-клеток и повысить эффективность терапии, направленной на контрольные точки рака.

Отдельные подтипы IFN обладают различной эффективностью в избирательной активации подмножеств иммунных клеток для запуска противовирусной иммунной активности, приводящей к выработке устойчивой В- и Т-клеточной памяти [78]. Вскоре после первоначального открытия IFN-λ в некоторых сообщениях было высказано предположение, что IFN-λ может регулировать хелперные Т-клетки и подавлять экспрессию IL-4 и IL-13 в отсутствие ответа IFN-γ [79, 80]. Несмотря на смещение пролиферации Th2 / Th3 в сторону фенотипа Th2, общие однонуклеотидные полиморфизмы в генах IFN-λ и его рецепторных α-субъединиц влияют на передачу сигналов IFN-λ и, таким образом, модулируют баланс Th2 / Th3 и ухудшают терапевтический эффект лечения IFN во время инфекций. [81-83].Вместе с недавним сообщением о том, что IFN-λ блокирует превращение Т-клеток центральной памяти в эффекторные Т-клетки памяти, эти результаты предполагают, что IFN-λ может регулировать наиболее благоприятную среду Т-клеток путем предотвращения дифференцировки Th3 и, следовательно, поддерживать оптимальную адаптивную среду. противовирусный иммунный ответ для борьбы с вирусными инфекциями.

Будущие тенденции применения для клинического лечения

На основании литературы о IFN-λ в настоящее время хорошо установлено, что IFN-λ играет ключевую роль в врожденных / адаптивных иммунных ответах и ​​является лекарством будущего против хронических вирусных инфекций.Эта область срочно требует дальнейшего изучения как базовой биологии, так и терапевтической противовирусной активности IFN-λ. Например, так много исследований улучшили наше понимание эффектов различных подтипов IFN-λ на выведение инфекции HCV [84–89]. Однако остается путаница в отношении влияния подтипов IFN-λ на иммунный ответ на вирусные инфекции. Даже несмотря на то, что пациенты, инфицированные HCV с аллелем IFNL4-ΔG, обычно не избавляются от инфекции HCV, а IFN-λ4 секретируется лишь незначительно, эти пациенты имеют более низкую вирусную нагрузку HCV без лечения [10].Совсем недавно было сообщено, что генетические варианты в IFNL4 обладают различной эффективностью в устранении инфекции HCV в китайской популяции хань [90]. В частности, остается неясным, существует ли взаимосвязь между противовирусными иммунными ответами моделей мышей с инвазивной инфекцией ВГС и отсутствием цитокинов (IFN-λ1 или IFN-λ4) [91]. Такие знания могут выявить новые пути улучшения подтипов IFN-λ при разработке вакцин против ВГС. Из-за частично перекрывающихся сигнальных путей (RIG-I, MDA5 и MAVS), опосредованных IFN типа I и типа III, парадоксальная иммунная активность может осуществляться двумя типами IFN.Независимо от подтипов IFN, RIG-I активирует две различные категории ISG, одну JAK-STAT-зависимую, а другую JAK-STAT-независимую, которые согласованно вносят вклад в противовирусный иммунный ответ на инфекцию HEV [92]. Однако стойкая активация JAK-STAT-зависимого сигнального пути позволяет HEV-инфицированным клеткам противостоять экзогенному воздействию IFN, в то время как истощение рецепторов IFN-λ или MAVS (митохондриальный антивирусный сигнальный белок) приводит к противовирусному иммунному ответу, индуцированному IFN, предполагая, что постоянное присутствие IFN-λ способствует возникновению инфекции HEV [93].Вместе с недавним сообщением о противовирусной иммунной активности, опосредованной IFN-λ, нам все еще не хватает важной информации об основных функциях IFN-λ. Какова молекулярная природа взаимодействий между цитокином и рецептором? Совсем недавно кристаллизованный тройной комплекс (комплекс IFN-λ-IL28Ra-IL-10R2) подчеркивает пластичность передачи сигналов IFN-λ и его терапевтический потенциал [94]. Лучшее понимание взаимодействия между IFN-λ и его рецепторами может пролить свет на то, что активирует передачу сигналов, а также может способствовать развитию цитокинов с измененной функцией.Что касается передачи сигналов, опосредованной IFN-λ, то в настоящее время известно, что IFN I и III типов индуцируют сходные пути передачи сигналов. Несмотря на то, что JAK-STAT-зависимая передача сигнала осуществляется IFN как I, так и III типа, у нас все еще очень ограниченные знания о других активируемых IFN-λ путях, которые могут потенциально влиять на иммунную активность IFN-λ.

Для связи между врожденным иммунным ответом и IFN-λ необходимы дальнейшие исследования относительного вклада полиморфизма IFNL в иммунную защиту хозяина.Например, недавно сообщалось, что полиморфизмы IFNL3 и IRF7 могут модулировать иммунный ответ против HSV-1 при болезни Альцгеймера [95] и что полиморфизмы IFNL3 также играют роль в иммунном ответе на терапию IFN у пациентов с хроническим HBV и HCV [ 96, 97], предполагая, что генетический полиморфизм IFNL3 может играть очевидную роль во врожденной защите. Что касается роли IFN-λ в адаптивном иммунном ответе, нам необходимо определить, какие клетки адаптивной иммунной системы отвечают на IFN-λ, и роль эндогенного IFN-λ в поддержании и развитии оптимальных адаптивных иммунных ответов на противостоять вирусной инфекции.Связанные с этим исследования могут внести вклад в разработку терапевтических препаратов IFN-λ и адъювантов для вакцин, связанных с IFN-λ.

Заключение

В заключение, IFN типа III были идентифицированы как новый класс цитокинов, которые представляют собой специализированные индуцированные вирусом IFN с иммунными и биологическими функциями, как перекрывающимися с IFN типа I, так и отличными от них. Лучшее понимание связанных функций и взаимодействий между различными противовирусными системами в иммунной системе может помочь исследователям в разработке терапевтических методов или иммунных регуляторов, включающих IFN-λ, для вторжения вирусных патогенов в организме хозяина и установления долговременного иммунитета без чрезмерного воздействия. активация воспаления.

Благодарности

Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 31302100; 31700763; 81760287).

Заявление о раскрытии информации

Все авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Список литературы

1. Гарсия-Састре А., Бирон, Калифорния: Интерфероны типа 1 и отношения вирус-хозяин: урок разрядки.Наука 2006; 312: 879-882.
2. Мальмгаард Л. Индукция и регулирование интерферонов при вирусных инфекциях. J Interferon Cytokine Res 2004; 24: 439-454.
3. Айзекс А., Линденманн Дж .: Вмешательство вирусов.I. Интерферон. Авторы A. Isaacs и J. Lindenmann, 1957. J. Interferon Res 1987; 7: 429-438.
4. Самуэль CE: Противовирусное действие интерферонов. Clin Microbiol Rev 2001; 14: 778-809.
5. Hamana A, Takahashi Y, Uchida T, Nishikawa M, Imamura M, Chayama K, Takakura Y: Оценка противовирусного эффекта интерферонов I, II и III типа на противовирусный устойчивый вирус гепатита C прямого действия.Antiviral Res 2017; 146: 130-138.
6. Котенко С.В., Галлахер Г., Баурин В.В., Льюис-Антес А., Шен М., Шах Н.К., Лангер Дж. А., Шейх Ф., Диккеншитс Х., Доннелли Р.П.: IFN-лямбды опосредуют противовирусную защиту через отдельный рецепторный комплекс цитокинов класса II. Nat Immunol 2003; 4: 69-77.
7. Шеппард П., Киндсфогель В., Сюй В., Хендерсон К., Шлуцмайер С., Уитмор Т. Э., Куэстнер Р., Гарригес Ю., Биркс С., Рорабак Дж., Острандер С., Донг Д., Шин Дж., Преснелл С., Фокс Б., Холдеман Б., Купер И. , Taft D, Gilbert t, Grant FJ et al .: IL-28, IL-29 и их рецептор цитокинов класса II IL-28R.Nat Immunol 2003; 4: 63-68.
8. Прокунина-Олссон Л., Мучмор Б., Тан В., Пфайффер Р. М., Парк Х, Диккеншитс Х, Херготт Д., Портер-Гилл П., Муми А., Кохар I, Чен С., Бренд N, Тарвей М., Лю Л., Шейх Ф, Астемборски J, Бонковский HL, Эдлин BR, Howell CD, Morgan TR и др.: Вариант выше IFNL3 (IL28B), создающий новый ген интерферона IFNL4, связан с нарушением клиренса вируса гепатита C.Nat Genet 2013; 45: 164-171.
9. Паладино П., Каммингс Д.Т., Нойс Р.С., Моссман К.Л.: IFN-независимый ответ на проникновение вирусных частиц обеспечивает первую линию противовирусной защиты, которая не зависит от TLR и гена, индуцируемого ретиноевой кислотой I. J Immunol 2006; 177: 8008-8016.
10. О’Брайен Т.Р., Прокунина-Олссон Л., Доннелли Р.П.: IFN-lambda4: парадоксальный новый член семейства интерфероновых лямбда.J Interferon Cytokine Res 2014; 34: 829-838.
11. de Weerd NA, Nguyen T: Интерфероны и их рецепторы — распределение и регуляция. Immunol Cell Biol 2012; 90: 483-491.
12. Hamming OJ, Terczynska-Dyla E, Vieyres G, Dijkman R, Jorgensen SE, Akhtar H, Siupka P, Pietschmann T., Thiel V, Hartmann R: сигналы интерферона лямбда 4 через рецептор IFNlambda для регулирования противовирусной активности против HCV и коронавирусов.EMBO J 2013; 32: 3055-3065.
13. Като Х, Такеучи О, Сато С., Ёнеяма М., Ямамото М., Мацуи К., Уэмацу С., Юнг А., Кавай Т., Исии К.Дж., Ямагути О, Оцу К., Цудзимура Т., Кох К.С., Рейс и Соуза К., Мацуура Ю., Fujita T, Akira S: Различная роль геликаз MDA5 и RIG-I в распознавании РНК-вирусов.Природа 2006; 441: 101-105.
14. Йонеяма М., Кикучи М., Нацукава Т., Синобу Н., Имаидзуми Т., Миягиши М., Тайра К., Акира С., Фудзита Т.: РНК-геликаза RIG-I играет важную роль в индуцированных двухцепочечной РНК врожденных противовирусных реакциях. Nat Immunol 2004; 5: 730-737.
15. Alexopoulou L, Holt AC, Medzhitov R, Flavell RA: Распознавание двухцепочечной РНК и активация NF-kappaB с помощью Toll-подобного рецептора 3.Nature 2001; 413: 732-738.
16. Diebold SS, Kaisho T, Hemmi H, Akira S, Reis e Sousa C: врожденные противовирусные ответы посредством TLR7-опосредованного распознавания одноцепочечной РНК. Наука 2004; 303: 1529-1531.
17. Heil F, Hemmi H, Hochrein H, Ampenberger F, Kirschning C, Akira S, Lipford G, Wagner H, Bauer S: Видоспецифическое распознавание одноцепочечной РНК через толл-подобные рецепторы 7 и 8.Наука 2004; 303: 1526-1529.
18. Ким К., Хайрутдинов Б.И., Ли С.К., Чеонг Х.К., Кан С.В., Пак Х., Ли С., Ким Ю.Г., Джи Дж., Рич А., Ким К.К., Чон Й.Х .: Структура раствора домена Zbeta ДНК-зависимого активатора IFN человека. -регуляторные факторы и способы их связывания с B- и Z-ДНК.Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108: 6921-6926.
19. Takaoka A, Wang Z, Choi MK, Yanai H, Negishi H, Ban T, Lu Y, Miyagishi M, Kodama T, Honda K, Ohba Y, Taniguchi T: DAI (DLM-1 / ZBP1) — датчик цитозольной ДНК и активатор врожденного иммунного ответа. Природа 2007; 448: 501-505.
20. ДеФилиппис В.Р., Альварадо Д., Сали Т., Ротенбург С., Фру К. Цитомегаловирус человека вызывает интерфероновый ответ через датчик ДНК ZBP1. J Virol 2010; 84: 585-598.
21. Hayashi T, Nishitsuji H, Takamori A, Hasegawa A, Masuda T., Kannagi M: ДНК-зависимый активатор IFN-регуляторных факторов усиливает транскрипцию ВИЧ-1 через NF-kappaB.Microbes Infect 2010; 12: 937-947.
22. Ablasser A, Bauernfeind F, Hartmann G, Latz E, Fitzgerald KA, Hornung V: RIG-I-зависимое восприятие поли (dA: dT) посредством индукции РНК-полимеразы III-транскрибируемого промежуточного звена РНК. Нат Иммунол 2009; 10: 1065-1072.
23. Chiu YH, Macmillan JB, Chen ZJ: РНК-полимераза III обнаруживает цитозольную ДНК и индуцирует интерфероны типа I через путь RIG-I.Cell 2009; 138: 576-591.
24. Fernandes-Alnemri T, Yu JW, Datta P, Wu J, Alnemri ES: AIM2 активирует инфламмасомы и гибель клеток в ответ на цитоплазматическую ДНК. Природа 2009; 458: 509-513.
25. Hornung V, Ablasser A, Charrel-Dennis M, Bauernfeind F, Horvath G, Caffrey DR, Latz E, Fitzgerald KA: AIM2 распознает цитозольную дцДНК и с ASC формирует воспаление, активирующее каспазу-1.Природа 2009; 458: 514-518.
26. Sun L, Wu J, Du F, Chen X, Chen ZJ: Циклическая GMP-AMP-синтаза — это цитозольный ДНК-сенсор, который активирует путь интерферона I типа. Наука 2013; 339: 786-791.
27. Като К., Омура Х, Ишитани Р., Нуреки О: Циклический GMP-AMP как эндогенный второй мессенджер в врожденной иммунной передаче сигналов цитозольной ДНК.Annu Rev Biochem 2017; 86: 541-566.
28. Compan V, Martin-Sanchez F, Baroja-Mazo A, Lopez-Castejon G, Gomez AI, Verkhratsky A, Brough D, Pelegrin P: связанный с апоптозом пятнышкообразный белок, содержащий CARD, образует пятнышки, но не активирует каспазу-1 в отсутствие NLRP3 при набухании макрофагов.J Immunol 2015; 194: 1261-1273.
29. Sagulenko V, Thygesen SJ, Sester DP, Idris A, Cridland JA, Vajjhala PR, Roberts TL, Schroder K, Vince JE, Hill JM, Silke J, Stacey KJ: инфламмасомы AIM2 и NLRP3 активируют пути апоптотической и пироптотической смерти через ASC. Cell Death Differ 2013; 20: 1149-1160.
30. Унтерхольцнер Л: Ответ интерферона на внутриклеточную ДНК: почему так много рецепторов? Иммунобиология 2013; 218: 1312-1321.
31. Свецки М., Колонна М.: Интерфероны типа I: разнообразие источников, пути продуцирования и влияние на иммунные ответы.Curr Opin Virol 2011; 1: 463-475.
32. Genin P, Vaccaro A, Civas A: роль дифференциальной экспрессии человеческого интерферона-генов в противовирусном иммунитете. Cytokine Growth Factor Rev 2009; 20: 283-295.
33. Honda K, Yanai H, Negishi H, Asagiri M, Sato M, Mizutani T., Shimada N, Ohba Y, Takaoka A, Yoshida N, Taniguchi T: IRF-7 является главным регулятором интерферон-зависимых иммунных ответов I типа.Природа 2005; 434: 772-777.
34. Мари I, Дурбин JE, Леви DE: Дифференциальная вирусная индукция отдельных генов интерферона-альфа посредством положительной обратной связи через фактор регуляции интерферона-7. EMBO J 1998; 17: 6660-6669.
35. Оногучи К., Йонеяма М., Такемура А., Акира С., Танигучи Т., Намики Х., Фудзита Т.: Вирусные инфекции активируют гены интерферона I и III типов посредством общего механизма.J Biol Chem 2007; 282: 7576-7581.
36. Osterlund PI, Pietila TE, Veckman V, Kotenko SV, Julkunen I. Члены семейства регуляторных факторов IFN по-разному регулируют экспрессию генов IFN типа III (IFN-лямбда). J Immunol 2007; 179: 3434-3442.
37. Томсон С.Дж., Го Ф.Г., Бэнкс Х., Краусгрубер Т., Котенко С.В., Фоксвелл Б.М., Удалова И.А.: Роль мобильных элементов в регуляции экспрессии гена IFN-lambda1.Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106: 11564-11569.
38. Iversen MB, Ank N, Melchjorsen J, Paludan SR: Экспрессия интерферона типа III (IFN) в слизистой оболочке влагалища опосредуется в основном дендритными клетками и проявляет более сильную зависимость от NF-kappaB, чем IFN типа I. J Virol 2010; 84: 4579-4586.
39. Ank N, Iversen MB, Bartholdy C, Staeheli P, Hartmann R, Jensen UB, Dagnaes-Hansen F, Thomsen AR, Chen Z, Haugen H, Klucher K, Paludan SR: важная роль интерферона III типа (IFN-lambda / IL-28) с TLR-индуцированной противовирусной активностью. J Immunol 2008; 180: 2474-2485.
40. Ank N, West H, Bartholdy C, Eriksson K, Thomsen AR, Paludan SR: Лямбда-интерферон (IFN-lambda), IFN типа III, индуцируется вирусами и IFN и проявляет мощную противовирусную активность против некоторых вирусных инфекций in vivo.J Virol 2006; 80: 4501-4509.
41. Дурбин Р.К., Котенко С.В., Дурбин Ю.Е.: Индукция и функция интерферона на поверхности слизистой оболочки. Immunol Rev 2013; 255: 25-39.
42. Старк Г. Р., Керр И. М., Уильямс Б. Р., Сильверман Р. Х., Шрайбер Р. Д.: Как клетки реагируют на интерфероны.Annu Rev Biochem 1998; 67: 227-264.
43. Ank N, West H, Paludan SR: IFN-lambda: новые противовирусные цитокины. J Interferon Cytokine Res 2006; 26: 373-379.
44. Gad HH, Dellgren C, Hamming OJ, Vends S, Paludan SR, Hartmann R: Интерферон-лямбда функционально является интерфероном, но структурно связан с семейством интерлейкинов-10.J Biol Chem 2009; 284: 20869-20875.
45. Микнис З.Дж., Маграчева Э., Ли В., Зданов А., Котенко С.В., Влодавер А: Кристаллическая структура человеческого интерферона-лямбда1 в комплексе с его высокоаффинным рецептором интерферон-лямбдаR1. J Mol Biol 2010; 404: 650-664.
46. Марчелло Т., Гракуи А., Барба-Спаэт Г., Махлин Е.С., Котенко С.В., Макдональд М.Р., Райс К.М.: Интерфероны альфа и лямбда ингибируют репликацию вируса гепатита С с помощью четкой передачи сигнала и кинетики регуляции генов.Гастроэнтерология 2006; 131: 1887-1898.
47. Zhou Z, Hamming OJ, Ank N, Paludan SR, Nielsen AL, Hartmann R: Интерферон III типа (IFN) индуцирует IFN-подобный ответ I типа в ограниченном подмножестве клеток через сигнальные пути, включающие как путь Jak-STAT, так и митоген-активируемые протеинкиназы.J Virol 2007; 81: 7749-7758.
48. Робек М.Д., Бойд Б.С., Чисари Ф.В.: Лямбда-интерферон подавляет репликацию вирусов гепатита В и С. J Virol 2005; 79: 3851-3854.
49. Хоу В., Ван X, Е Л., ​​Чжоу Л., Ян З. К., Ридель Э, Хо В. З.: Лямбда-интерферон подавляет инфицирование макрофагов вирусом иммунодефицита человека 1 типа.J Virol 2009; 83: 3834-3842.
50. Mordstein M, Kochs G, Dumoutier L, Renauld JC, Paludan SR, Klucher K, Staeheli P: Интерферон-лямбда способствует врожденному иммунитету мышей против вируса гриппа A, но не против гепатотропных вирусов. PLoS Pathog 2008; 4: e1000151.
51. Дуам Ф., Сото Альбрехт Ю.Е., Хребикова Г., Садимин Е., Дэвидсон С., Котенко С.В., Плосс А: Интерферон-опосредованная передача сигналов типа III имеет решающее значение для борьбы с живой ослабленной вирусной инфекцией желтой лихорадки in vivo.MBio 2017; 8: e00819-17.
52. Boisvert M, Shoukry NH: Интерфероны типа III при вирусной инфекции гепатита С. Фронт Иммунол 2016; 7: 628.
53. Davidson S, McCabe TM, Crotta S, Gad HH, Hessel EM, Beinke S, Hartmann R, Wack A: IFNlambda является мощным противогриппозным терапевтическим средством без побочных воспалительных эффектов лечения IFNalpha.EMBO Mol Med 2016; 8: 1099-1112.
54. Lazear HM, Daniels BP, Pinto AK, Huang AC, Vick SC, Doyle SE, Gale M., Jr Klein RS, Diamond MS: Интерферон-лямбда ограничивает нейроинвазию вируса Западного Нила, ужесточая гематоэнцефалический барьер. Sci Transl Med 2015; 7: 284ra259.
55. Ли С., Болдридж MT: Интерферон-лямбда: мощный регулятор кишечных вирусных инфекций.Фронт Иммунол 2017; 8: 749.
56. Lalle E, Bordi L, Caglioti C, Garbuglia AR, Castilletti C, Taibi C, Cristofari F, Capobianchi MR: повышенная регуляция IFN-альфа-рецептора-1 в PBMC от пациентов, ранее не инфицированных HCV, несущих генотип cc. возможная роль IFN-лямбда. PLoS One 2014; 9: e.
57. Lazear HM, Nice TJ, Diamond MS: Интерферон-лямбда: иммунные функции на барьерных поверхностях и за их пределами.Иммунитет 2015; 43: 15-28.
58. Sommereyns C, Paul S, Staeheli P, Michiels T: IFN-lambda (IFN-lambda) экспрессируется тканезависимым образом и в первую очередь действует на эпителиальные клетки in vivo. PLoS Pathog 2008; 4: e1000017.
59. Stiff A, Carson W: Исследования интерферона-лямбда для лечения рака.J Innate Immun 2015; 7: 243-250.
60. Йошио С., Канто Т., Курода С., Мацубара Т., Хигаситани К., Какита Н., Исида Х., Хирамацу Н., Нагано Х, Сугияма М., Мурата К., Фукухара Т., Мацуура Ю., Хаяси Н., Мизоками М., Такехара Т.: Человеческая кровь. дендритные клетки антиген 3 (BDCA3) (+) дендритные клетки являются мощным продуцентом интерферона-лямбда в ответ на вирус гепатита С.Гепатология 2013; 57: 1705-1715.
61. Бартлетт Н.В., Буттигег К., Котенко С.В., Смит Г.Л.: Лямбды мышиного интерферона (интерфероны типа III) проявляют мощную противовирусную активность in vivo на модели поксвирусной инфекции. J Gen Virol 2005; 86: 1589-1596.
62. Jagger BW, Miner JJ, Cao B, Arora N, Smith AM, Kovacs A, Mysorekar IU, Coyne CB, Diamond MS: стадия беременности и передача сигналов IFN-лямбда регулируют инфекцию ZIKV в утробе матери.Cell Host Microbe 2017; 22: 366-376.
63. Kim BJ, Cho SW, Jeon YJ, An S, Jo A, Lim JH, Kim DY, Won TB, Han DH, Rhee CS, Kim HJ: Интраназальная доставка ДНК Duox2 с использованием катионного полимера может предотвратить острую вирусную инфекцию гриппа A in vivo легкое. Appl Microbiol Biotechnol. 2018; 102: 105-115.
64. Mordstein M, Neugebauer E, Ditt V, Jessen B, Rieger T, Falcone V, Sorgeloos F, Ehl S, Mayer D, Kochs G, Schwemmle M, Gunther S, Drosten C, Michiels T, Staeheli P: интерферон лямбда визуализирует эпителиальные клетки респираторного и желудочно-кишечного трактов, устойчивых к вирусным инфекциям.J Virol 2010; 84: 5670-5677.
65. Johnson TR, Mertz SE, Gitiban N, Hammond S, Legallo R, Durbin RK, Durbin JE: Роль врожденных IFNs в определении иммунопатологии респираторно-синцитиального вируса. J Immunol 2005; 174: 7234-7241.
66. Karst SM, Wobus CE, Lay M, Davidson J, Virgin HWt: STAT1-зависимый врожденный иммунитет к норволк-подобному вирусу.Наука 2003; 299: 1575–1578.
67. Katze MG, He Y, Gale M, Jr: Вирусы и интерферон: борьба за превосходство. Nat Rev Immunol 2002; 2: 675-687.
68. Bandi P, Pagliaccetti NE, Robek MD: Ингибирование активности интерферона типа III с помощью иммуномодулирующих белков ортопоксвируса.J Interferon Cytokine Res 2010; 30: 123-134.
69. He F, Melen K, Maljanen S, Lundberg R, Jiang M, Osterlund P, Kakkola L, Julkunen I. Белок VP24 эболавируса мешает врожденным иммунным ответам, подавляя экспрессию гена интерферона-лямбда1. Вирусология 2017; 509: 23-34.
70. Линд К., Сведин Е., Домсген Е., Капелл С., Лайтинен О, Молл М., Флодстром-Тулберг М.: Вирус Коксаки противостоит врожденному иммунному ответу хозяина, блокируя экспрессию интерферона III типа. J Gen Virol 2016; 97: 1-12.
71. Lee S, Wilen CB, Orvedahl A, McCune BT, Kim KW, Orchard RC, Peterson ST, Nice TJ, Baldridge MT, Virgin HW: Тропизм клеток норовируса определяется комбинаторным действием вирусного неструктурного белка и цитокина хозяина.Cell Host Microbe 2017; 22: 449-459.
72. Harman AN, Nasr N, Feetham A, Galoyan A, Alshehri AA, Rambukwelle D, Botting RA, Hiener BM, Diefenbach E, Diefenbach RJ, Kim M, Mansell A, Cunningham AL: ВИЧ блокирует индукцию интерферона в дендритных клетках человека и макрофагах Нарушение регуляции TBK1.J Virol 2015; 89: 6575-6584.
73. Mennechet FJ, Uze G: Дендритные клетки, обработанные интерфероном лямбда, специфически индуцируют пролиферацию FOXP3-экспрессирующих супрессорных Т-клеток. Кровь 2006; 107: 4417-4423.
74. Li Y, Gao Q, Yuan X, Zhou M, Peng X, Liu X, Zheng X, Xu D, Li M: аденовирус, экспрессирующий IFN-lambda1 (IL-29), ослабляет аллергическое воспаление дыхательных путей и гиперреактивность дыхательных путей при экспериментальной астме.Инт Иммунофармакол 2014; 21: 156-162.
75. Morrow MP, Pankhong P, Laddy DJ, Schoenly KA, Yan J, Cisper N, Weiner DB: сравнительная способность IL-12 и IL-28B регулировать популяции Treg и повышать адаптивный клеточный иммунитет. Кровь 2009; 113: 5868-5877.
76. Larypoor M, Bayat M, Zuhair MH, Akhavan Sepahy A, Amanlou M: Оценка количества Treg-клеток CD4 (+) CD25 (+) FoxP3 (+) у нормальных мышей, подвергшихся действию AFB1 и обработанных экстрактом старого чеснока.Cell J 2013; 15: 37-44.
77. Maj T, Wang W, Crespo J, Zhang H, Wei S, Zhao L, Vatan L, Shao I, Szeliga W, Lyssiotis C, Liu JR, Kryczek I, Zou W: Окислительный стресс контролирует апоптоз регуляторных Т-клеток и активность супрессоров и Устойчивость к PD-L1-блокаде в опухоли. Nat Immunol.2017; 18: 1332.
78. Берри К.М.: Понимание терапии подтипа интерферона при вирусных инфекциях: использование силы врожденной иммунной системы. Cytokine Growth Factor Rev 2016; 31: 83-90.
79. Dai J, Megjugorac NJ, Gallagher GE, Yu RY, Gallagher G: IFN-lambda1 (IL-29) ингибирует экспрессию GATA3 и подавляет ответы Th3 в человеческих наивных Т-клетках и Т-клетках памяти.Кровь 2009; 113: 5829-5838.
80. Джордан В.Дж., Эскдейл Дж., Сринивас С., Пекарек В., Келнер Д., Родия М., Галлахер Г.: Человеческий интерферон лямбда-1 (IFN-lambda1 / IL-29) модулирует ответ Th2 / Th3. Genes Immun 2007; 8: 254-261.
81. Бхушан А., Гош С., Бхаттачарджи С., Чиннасвами С. Смешение с помощью однонуклеотидного полиморфизма rs117648444 (P70S) влияет на ассоциацию вариантов локуса интерферона лямбда с ответом на терапию интерферон-альфа-рибавирином у пациентов с вирусным гепатитом с хроническим генотипом инфекции.J Interferon Cytokine Res 2017; 37: 369-382.
82. Эгли А., Сантер Д.М., О’Ши Д., Тиррелл Д.Л., Хоутон М.: Влияние семейства интерферонов-лямбда на врожденный и адаптивный иммунный ответ на вирусные инфекции. Emerg Microbes Infect 2014; 3: e51.
83. Hegazy AN, Peine M, Helmstetter C, Panse I, Frohlich A, Bergthaler A, Flatz L, Pinschewer DD, Radbruch A, Lohning M: Интерфероны направляют перепрограммирование клеток Th3 для создания стабильного GATA-3 (+) T-бет (+ ) подмножество клеток с комбинированными функциями клеток Th3 и Th2.Иммунитет 2010; 32: 116-128.
84. Griffiths SJ, Dunnigan CM, Russell CD, Haas JG: Роль полиморфизмов интерферон-лямбда-локуса в гепатите C и других инфекционных заболеваниях. J Innate Immun 2015; 7: 231-242.
85. Hermant P, Michiels T: Интерферон-лямбда в контексте вирусных инфекций: продукция, ответ и терапевтические последствия.J Innate Immun 2014; 6: 563-574.
86. Лейдлоу С.М., Дастин Л.Б.: Интерферон-лямбда: возможности, риски и неопределенности в борьбе с ВГС. Фронт Иммунол 2014; 5: 545.
87. Nguyen LT, Van Nguyen D, Carr MJ, Hall WW, Nguyen LA: Ассоциация полиморфизмов лямбда-интерферона с повышенными исходными вирусными нагрузками при хронической инфекции вируса гепатита C генотипа 6.Arch Virol. 2018; 163: 115-124.
88. Сахаи Ф., Газанфари М., Вазири Ф., Джамнани Ф. Р., Давари М., Гарибзаде С., Фатех Р., Абдолрахими Ф., Дизаджи С. П., Фатех А., Сиадат С. Д.: Влияние генетической изменчивости в генах IL28B, IFNL4 и HLA на реакцию на лечение хронических заболеваний. инфекция вирусом гепатита С.Infect Genet Evol 2017; 54: 330-337.
89. Wieczorek-Godlewska R, Ploski R, Perkowska-Ptasinska A, Tronina O, Sadowska A, Pacholczyk M, Lisik W., Durlik M: Влияние полиморфизма интерферона лямбда-3 реципиента и донора на течение инфекции ВГС после трансплантации печени.Clin Exp Hepatol 2017; 3: 152-158.
90. Хуанг П, Яо Й, Юэ М., Тиан Т, Чен Х, Чен М., Ван Дж, Чжан И, Ю Р: Генетические варианты интерферона-лямбда 4 влияют на клиренс ВГС в китайской ханьской популяции. Sci Rep 2017; 7: 42408.
91. Ласфар А., Злоза А., Коэн-Солал К.А.: IFN-лямбда-терапия: текущее состояние и перспективы на будущее.Drug Discov Today 2016; 21: 167-171.
92. Xu L, Wang W, Li Y, Zhou X, Yin Y, Wang Y, de Man RA, van der Laan LJW, Huang F, Kamar N, Peppelenbosch MP, Pan Q: RIG-I — ключевой антивирусный ген, стимулируемый интерфероном. против вируса гепатита Е независимо от выработки интерферона. Гепатология 2017; 65: 1823-1839.
93. Инь X, Ли X, Амбардекар С., Ху З., Ломм С., Фэн З .: Вирус гепатита Е сохраняется при наличии ответа интерферона типа III. PLoS Pathog 2017; 13: e1006417.
94. Mendoza JL, Schneider WM, Hoffmann HH, Vercauteren K, Jude KM, Xiong A, Moraga I, Horton TM, Glenn JS, de Jong YP, Rice CM, Garcia KC: комплекс IFN-lambda-IFN-lambdaR1-IL-10Rbeta Выявлены структурные особенности, лежащие в основе функциональной пластичности IFN типа III.Иммунитет 2017; 46: 379-392.
95. Costa AS, Agostini S, Guerini FR, Mancuso R, Zanzottera M, Ripamonti E, Racca V, Nemni R, Clerici M: Модуляция иммунных ответов на вирус простого герпеса типа 1 с помощью полиморфизмов IFNL3 и IRF7: исследование болезни Альцгеймера. J Alzheimers Dis 2017; 60: 1055-1063.
96. Индольфи Г., Аззари С., Рести М.: Полиморфизмы в гене IFNL3 / IL28B и гепатит С: от взрослых к детям. World J Gastroenterol 2014; 20: 9245-9252.
97. Lin Z, Zhang J, Ma X, Yang S, Tian N, Lin X, Zhou S, Liu L, Gao Y: Роль генетических полиморфизмов интерферона лямбда-3 в ответ на терапию интерфероном у пациентов с хроническим гепатитом B: обновленная версия Meta Анализ.Hepat Mon 2016; 16: e37534.

Автор Контакты

Юнхао Ху и Синь Цао

Колледж ветеринарной медицины,

Сельскохозяйственный университет Ганьсу Ланьчжоу, 730000, Ганьсу (Китай)

Электронная почта [email protected]; [email protected]

Подробности статьи / публикации

Предварительный просмотр первой страницы

Получено: 14 апреля 2018 г.
Принято: 7 ноября 2018 г.
Опубликовано онлайн: 15 ноября 2018 г.
Дата выпуска: ноябрь 2018 г.

Количество страниц для печати: 13
Количество рисунков: 2
Количество столов: 0

ISSN: 1015-8987 (печатный)
eISSN: 1421-9778 (онлайн)

Для дополнительной информации: https: // www.karger.com/CPB

Лицензия открытого доступа / Дозировка лекарства / Заявление об ограничении ответственности

Эта статья находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 (CC BY-NC-ND). Использование и распространение в коммерческих целях, а также любое распространение измененных материалов требует письменного разрешения. Дозировка лекарства: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор и дозировка лекарства, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, ввиду продолжающихся исследований, изменений в правительственных постановлениях и постоянного потока информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на них, читателю настоятельно рекомендуется проверять листок-вкладыш для каждого препарата на предмет любых изменений показаний и дозировки, а также дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендованным агентом является новый и / или редко применяемый препарат. Отказ от ответственности: утверждения, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и соавторам, а не издателям и редакторам.Появление в публикации рекламы и / или ссылок на продукты не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор (-ы) не несут ответственности за любой ущерб, причиненный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте или рекламе.

Нарушение активности интерферона I типа и воспалительные реакции у пациентов с тяжелой формой COVID-19

Интерфероны мешают восстановлению легких

Интерфероны (IFN) играют центральную роль в противовирусном иммунитете.Распознавание вирусов вызывает выработку IFN, что, в свою очередь, запускает транскрипцию IFN-стимулированных генов (ISG), которые выполняют различные противовирусные функции. IFN типа I (IFN-α и IFN-β) широко экспрессируются и могут вызывать иммунопатологию при вирусных инфекциях. Напротив, ответы IFN типа III (IFN-λ) в основном ограничиваются поверхностями слизистых оболочек и, как считается, обеспечивают противовирусную защиту, не вызывая повреждающих провоспалительных реакций. Соответственно, IFN-λ был предложен в качестве терапевтического средства при коронавирусном заболевании 2019 (COVID-19) и других подобных вирусных респираторных заболеваниях (см. Перспективу Grajales-Reyes и Colonna).Broggi et al. сообщают, что заболеваемость пациентов с COVID-19 коррелирует с высокой экспрессией интерферонов типа I и III в легких. Кроме того, IFN-λ, секретируемый дендритными клетками в легких мышей, подвергшихся воздействию синтетической вирусной РНК, вызывает повреждение эпителия легких, что увеличивает восприимчивость к смертельным бактериальным суперинфекциям. Аналогичным образом, используя мышиную модель инфекции гриппа, Major et al. обнаружили, что передача сигналов IFN (особенно IFN-λ) препятствует восстановлению легких, индуцируя p53 и ингибируя пролиферацию и дифференцировку эпителия.Усложняя эту картину, Hadjadj et al. обнаружил, что иммунные клетки периферической крови пациентов с тяжелым и критическим COVID-19 снизили уровень IFN типа I и усилили ответные реакции, вызванные провоспалительным интерлейкином-6 и фактором некроза опухоли α. Это говорит о том, что, в отличие от местного производства, системное производство IFN может быть полезным. Результаты этого трех исследований показывают, что место, время и продолжительность воздействия IFN являются критическими параметрами, лежащими в основе успеха или неудачи терапевтических средств при вирусных респираторных инфекциях.

Наука , этот выпуск стр. 706, стр. 712, стр. 718; также с. 626

Abstract

Коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19) характеризуется различными моделями прогрессирования заболевания, которые предполагают различные иммунные реакции хозяина. Мы провели комплексный иммунный анализ на когорте из 50 пациентов с COVID-19 с различной степенью тяжести заболевания. У тяжелых и критических пациентов наблюдался отчетливый фенотип, состоящий из сильно нарушенного ответа интерферона (IFN) типа I (характеризуемого отсутствием IFN-β и низкой продукцией и активностью IFN-α), который был связан со стойкой вирусной нагрузкой в ​​крови и обострение воспалительной реакции.Воспаление было частично вызвано ядерным фактором транскрипционного фактора — κB и характеризовалось повышенным уровнем фактора некроза опухоли — α и выработкой интерлейкина-6 и передачей сигналов. Эти данные предполагают, что дефицит интерферона I типа в крови может быть признаком тяжелой формы COVID-19 и служить основанием для применения комбинированных терапевтических подходов.

Ранние клинические описания случаев заболевания коронавирусом 2019 года (COVID-19), вызванного первым тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом 2 (SARS-CoV-2) в конце 2019 года, быстро выявили различные закономерности прогрессирования заболевания ( 1 ).Хотя у большинства пациентов болезнь протекает от легкой до умеренной, у 5–10% заболевание прогрессирует до тяжелого или критического, включая пневмонию и острую респираторную недостаточность ( 2 , 3 ). На основании данных пациентов с лабораторно подтвержденным COVID-19 из материкового Китая, госпитализация в отделение интенсивной терапии (ОИТ), инвазивная искусственная вентиляция легких или смерть наступили в 6,1% случаев ( 1 ), а уровень смертности от последние текущие данные по Франции были 0,70% ( 3 ). Эта доля критических случаев выше, чем предполагаемая для сезонного гриппа ( 4 ).Кроме того, относительно высокие показатели дыхательной недостаточности были зарегистрированы у молодых людей (в возрасте 50 лет и младше) с ранее умеренными сопутствующими заболеваниями (такими как гипертония, сахарный диабет или избыточный вес) ( 5 ). Тяжелые случаи могут возникать на ранней стадии развития болезни, но клинические наблюдения обычно описывают двухэтапное прогрессирование заболевания, начиная с легкой и средней степени тяжести с последующим вторичным ухудшением дыхательной системы через 9–12 дней после появления первых симптомов ( 2 , 6 , 7 ).Ухудшение дыхательной системы сопровождается увеличением помутнений легких по результатам компьютерной томографии (КТ) грудной клетки, лимфоцитопенией, высоким протромбиновым временем и повышенными уровнями D-димера ( 2 ). Эта двухфазная эволюция, отмеченная значительным увеличением количества реагентов острой фазы в крови, предполагает нарушение регуляции воспалительного ответа хозяина, что приводит к дисбалансу между провоспалительными и противовоспалительными медиаторами. Это приводит к последующему привлечению и накоплению лейкоцитов в тканях, вызывая острый респираторный дистресс-синдром (ARDS) ( 8 ).Однако мало что известно об иммунологических особенностях и молекулярных механизмах, влияющих на тяжесть COVID-19.

Чтобы проверить гипотезу вирусного гипервоспаления, ведущего к тяжелому заболеванию, мы использовали интегративный подход, основанный на клинических и биологических данных, углубленном фенотипическом анализе иммунных клеток, стандартизованном транскриптомном анализе цельной крови и измерениях цитокинов в группе. 50 пациентов с COVID-19 с различной степенью тяжести от легкой до критической. В исследование были включены

пациентов с COVID-19 ( n = 50) и здоровые люди контрольной группы ( n = 18).Характеристики пациентов подробно описаны в дополнительных материалах и представлены в таблице S1 и на рис. S1. Пациенты были проанализированы в среднем через 10 дней (межквартильный размах от 9 до 11 дней) после начала заболевания. При поступлении степень тяжести COVID-19 была разделена на легкую и среднюю ( n = 15 пациентов), тяжелую ( n = 17 пациентов) и критическую ( n = 18 пациентов).

Как сообщалось в предыдущих исследованиях ( 1 , 2 , 8 ), лимфоцитопения коррелирует с тяжестью заболевания (рис.1А). Чтобы дополнительно охарактеризовать это, мы использовали массовую цитометрию и выполнили визуализацию t-распределенного стохастического встраивания соседей (viSNE) ( 9 ), чтобы сравнить плотности популяций клеток в соответствии с серьезностью заболевания (рис. 1B). Представление viSNE и количество дифференцированных клеток показали снижение плотности естественных киллеров (NK) и Т-клеток CD3 ⁺ , включая все субпопуляции Т-клеток, что было более выраженным для Т-клеток CD8 ⁺ . Этот фенотип был более выражен у тяжелых и критических пациентов, контрастируя с увеличением плотности В-клеток и моноцитов (рис.1, В — F). Не наблюдалось серьезного дисбаланса в субпопуляциях CD4 ⁺ и CD8 ⁺ наивных Т-клеток / памяти (рис. S2). Данные о поляризации Т-клеток и других второстепенных подмножествах Т-клеток показаны на рис. S3. Плазмобласты были обогащены у всех инфицированных пациентов (рис. 1F), что подтверждается увеличением генов, связанных с активацией В-клеток и дифференцировкой плазмобластов, таких как IL4R , TNFSF13B и XBP1 (рис. S4), но без значительного повышения концентрации иммуноглобулинов в сыворотке крови (рис.S5).