Ⅲ型干擾素及其抗豬病毒性疾病研究進展

史雪盟,丁蕓蕓,王靖儀,毛琳,許君

(河南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院,河南 鄭州 450046)

近年來,由豬繁殖與呼吸障礙綜合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)、非洲豬瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)及豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)等養(yǎng)豬業(yè)代表性病毒引起的豬病毒性疾病嚴重影響生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,給國家造成巨大的經(jīng)濟損失[1-4]。干擾素(interferon,IFN)是重要的抗病毒藥物[5],依據(jù)受體及信號通路的異同可分為Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ型[6]。其中,Ⅲ型干擾素因其毒副作用低,且定位在呼吸道及消化道等“前沿陣地”抵御病毒侵染,已成為抗病毒領域的熱門研究對象[7-9]。LUO等[10]研究顯示,豬源Ⅲ型干擾素可以通過劑量和時間依賴性的方式抑制PRRSV在豬肺泡巨噬細胞中的復制。 ZHAO等[11]研究發(fā)現(xiàn)Ⅲ型干擾素通過上調(diào)百余個天然免疫通路基因的表達,持續(xù)性抑制PEDV在豬小腸上皮細胞中的復制。此外,LIU等[12]將Ⅲ型干擾素錨定至植物乳桿菌菌株,該重組乳桿菌通過口服喂藥的方式進入豬腸道抑制了PEDV等豬腸道冠狀病毒的感染。這些研究為Ⅲ型干擾素在豬病毒性疾病治療中的應用提供了有力依據(jù),然而目前Ⅲ型干擾素抗病毒的應用尚未被廣泛普及,且國內(nèi)外針對Ⅲ型干擾素的研究較多集中在人類病毒性疾病的治療方面,而對Ⅲ型干擾素抵抗豬易感病毒的研究缺乏綜合分析?；诖?本文圍繞Ⅲ型干擾素近期研究結果,重點闡述Ⅲ型干擾素抗病毒機制與優(yōu)勢,分析現(xiàn)有問題,探討應用前景,為豬病毒性疾病治療提供理論基礎。

1 Ⅲ型干擾素及其抗病毒信號通路

1.1 Ⅲ型干擾素的概述

Ⅲ型干擾素是于2003年發(fā)現(xiàn)的新型抗病毒細胞因子,主要在呼吸道及腸道等上皮組織細胞中限制病毒的復制,構成機體抵擋病毒感染的第一道防線[13-15]。人Ⅲ型干擾素分為IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3和IFN-λ4[16-17]。豬的IFN-λ與其他物種有50%～70%的相似性,然而僅包含IFN-λ1和IFN-λ3,通過全基因組電子定位及基因注釋未鑒定出IFN-λ2在豬中的同源物[18]。IFN-λ1在豬肝、脾、十二指腸及皮膚等組織器官均有表達,而IFN-λ3在十二指腸和腸系膜淋巴結中表達較高[18]。相較于Ⅰ型干擾素,Ⅲ干擾素及其受體多分布在上皮組織細胞,這使得其在第一時間就能限制病毒的入侵并減輕炎癥的發(fā)生。因此,開發(fā)毒副作用較小的Ⅲ型干擾素并將其應用于豬病毒性疾病的治療可有效預防及緩解豬疫病的傳播。

1.2 Ⅲ型干擾素表達及抗病毒信號通路

Ⅲ型干擾素是由先天免疫系統(tǒng)合成分泌[19]。免疫細胞表面的RIG-I樣受體(RIG-Ilike receptors, RLRs)、Toll樣受體(toll-like receptors,TLRs)和NOD樣受體(NOD-like receptors, NLR)等模式識別受體(pattern recognition receptor, PRR)在感知病毒后啟動先天免疫信號通路[20-21]。雙鏈RNA病毒由包括維甲酸誘導基因I(retinoic acid-indu-cible gene I,RIG-I)和黑色素瘤分化相關抗原期5(melanoma differentiation-associated gene 5,MDA5)在內(nèi)的RIG-I樣受體識別,其后誘導線粒體抗病毒信號蛋白(mitochondrial antiviral signaling protein, MAVS)的二聚化。二聚化的MAVS誘導干擾素調(diào)節(jié)因子3(interferon regulatory factor 3, IRF3)的磷酸化,同時激活NF-κB信號。磷酸化的IRF3轉位至細胞核并與干擾素刺激的反應元件(interferon-stimulated response element, ISRE)結合協(xié)同NF-κB誘導Ⅲ型干擾素的表達[22-24]。而雙鏈DNA病毒則與環(huán)狀鳥苷-腺苷二磷酸合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase, cGAS)結合后催化第二信使環(huán)鳥苷酸-腺苷酸(cyclic GMP-AMP, cGAMP)的合成,cGAMP與干擾素基因刺激蛋白(stimulator of interferon genes, STING)結合并激活TBK1-IRF3啟動Ⅲ型干擾素表達[24-26]。

Ⅲ型干擾素被合成分泌后通過與細胞膜表面的受體結合起始信號傳導。Ⅲ型干擾素受體IFNLR1和IL10RB主要在呼吸道、腸道和胎盤等上皮組織細胞中有分布[19]。Ⅲ型干擾素與受體結合后激活Janus激酶1(Janus kinase 1, JAK1)和酪氨酸激酶2(tyrosine kinase 2, TYK2),進而磷酸化信號轉導和轉錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1, STAT1)和STAT2,其后STAT1、STAT2與IRF9形成三聚體;該三聚體核轉位后與ISRE相結合驅(qū)動MX1、IFITM1、IFIT1和OAS1等大量干擾素刺激基因(interferon-stimulated genes,ISG)的表達;ISG基因通過抵御病毒與宿主細胞膜融合、抑制病毒基因組轉錄,以及抑制病毒顆粒釋放等方式發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能[19, 27-29]。

除了上述經(jīng)典途徑外,Ⅲ型干擾素也可以通過激活STAT3和STAT5,以及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)、蛋白激酶B(Akt kinase, AKT)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)等激酶啟動免疫響應[27, 30]。

1.3 Ⅰ型和Ⅲ型干擾素信號通路的作用機制異同

已有的研究表明,Ⅲ型干擾素合成途徑及下游信號通路與Ⅰ型干擾素較為類似,但二者之間仍存在差異。一是Ⅰ型及Ⅲ型干擾素的合成均依賴線粒體中MAVS的活性,然而MAVS也在上皮組織細胞過氧化物酶體中有表達,且該類型MAVS只誘導Ⅲ型干擾素分泌[31]。二是與廣泛表達的Ⅰ型干擾素受體不同,Ⅲ型干擾素受體主要存在于上皮組織細胞(如呼吸道、腸道、胎盤及陰道等)和一些免疫細胞(如中性粒細胞)。三是Ⅰ型干擾素導致全身反應更具炎癥性但持續(xù)短暫,而Ⅲ型干擾素誘導的炎癥反應較少,且只集中在上呼吸道、腸道等上皮組織器官但持續(xù)性強[19]。炎癥反應通常由C-X-C基序趨化因子配體9(C-X-C motif chemokine ligand 9, CXCL9)、CXCL10及CXCL11等趨化因子募集T細胞及自然殺傷細胞等引起[32-34]。CASAZZA等[27]研究表明,CXCL9等趨化因子是由Ⅰ型干擾素通過激活STAT1同源二聚體進而誘導IRF1表達所致,而Ⅲ型干擾素通常不會引起IRF1的表達。這也進一步解釋了Ⅲ型干擾素相較于Ⅰ型不會引起較為明顯的炎癥反應的原因。

1.4 Ⅲ型干擾素優(yōu)勢及應用前景

Ⅲ型干擾素誘發(fā)低炎癥反應的作用優(yōu)勢已在胚胎發(fā)育過程中得到了驗證[35]。為了避免感染或炎癥對胎兒正常發(fā)育產(chǎn)生不利影響,機體在病毒等微生物感染時,會啟動先天免疫系統(tǒng)產(chǎn)生干擾素等一系列抗病毒因子來清除病毒[36-37]。然而干擾素的過量表達也可導致胎兒宮內(nèi)生長遲緩、早產(chǎn)和胎兒死亡。CROW[38]研究表明,使用重組Ⅰ型干擾素而不是Ⅲ型干擾素處理會導致胎盤損傷以及妊娠激素的產(chǎn)生減少。此外,Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生高出正常水平往往引起一系列先兆子癇、流產(chǎn)和早產(chǎn)妊娠等并發(fā)癥,且嬰兒在沒有感染的情況下表現(xiàn)出小頭畸形等先天性疾病[38],而Ⅲ型干擾素則在沒有任何病毒感染的情況下即可從人滋養(yǎng)層細胞中持續(xù)釋放出來。從未感染的人中期胎盤絨毛中分離出含有Ⅲ型干擾素的培養(yǎng)液,可以有效抑制諸如寨卡病毒及皰疹病毒的感染[39-40]。

Ⅲ型干擾素受體IFNLR1及IFN-λ已被報道可有效抑制新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)的感染[41-42]。結合Ⅲ型干擾素通常在上呼吸道等上皮組織細胞發(fā)揮功能以及引起較小炎癥反應的特點,目前已有研究人員提出通過使用IFN-λ來抵抗SARS-CoV-2的感染。新型冠狀病毒感染輕癥患者體內(nèi)的SARS-CoV-2通常僅在上呼吸道感染,此時可以通過加入Ⅲ型干擾素在病毒感染最前線誘導免疫響應清除病毒感染;而新型冠狀病毒感染重癥患者體內(nèi)SARS-CoV-2已經(jīng)進入到下呼吸道及肺部,則需要借助Ⅰ型干擾素進行治療[9]。然而值得注意的是,Ⅰ型干擾素易引起較為嚴重的炎癥反應,因此,可在治療后期轉換為Ⅲ型干擾素治療,減輕炎癥反應并發(fā)揮持續(xù)抗病毒作用。

綜上可知,Ⅲ型干擾素可在第一道防線抵抗病毒的侵染,且不會誘導炎性因子的表達減輕炎癥反應,使其成為干擾素研究的前沿領域。然而因其被發(fā)現(xiàn)的時間較晚,且與Ⅰ型干擾素分子機制的差異于近年來才被揭示,Ⅲ型干擾素在病毒性疾病治療的應用方面仍處于起步階段。目前,科研人員正在逐步拓展Ⅲ型干擾素的機制與作用。RIVERA[43]研究揭示Ⅲ型干擾素在中性粒細胞上參與調(diào)控免疫響應的作用,并首次發(fā)現(xiàn)了其在非上皮組織細胞上的表達及功能。此外,Ⅲ型干擾素用于治療乙型及丙型肝炎的藥物已進入Ⅱ期臨床試驗階段[44]。因此,深入理解Ⅲ型干擾素分子機制,挖掘其應用價值將為研發(fā)抗病毒藥物提供理論依據(jù)及新思路。

2 Ⅲ型干擾素及其抗豬病毒性疾病研究現(xiàn)狀

2.1 Ⅲ型干擾素抗豬易感病毒作用

Ⅰ型干擾素已被廣泛用于治療豬流行性腹瀉、豬繁殖與呼吸障礙綜合征和偽狂犬病等豬病毒性疾病,然而目前關于Ⅲ型干擾素防治豬疫病的研究及應用相對較少。本研究分析總結最近的Ⅲ型干擾素對豬易感病毒的抗病毒分子機制,探討Ⅲ型干擾素作為更為安全的抗豬病毒藥物的應用前景。

2.1.1 Ⅲ型干擾素對豬腸道冠狀病毒的作用 豬腸道冠狀病毒具有高度的傳染性,易引起豬急性胃腸炎,更嚴重的則引起仔豬大量死亡。豬腸道冠狀病毒主要包括傳染性胃腸炎冠狀病毒(transmissible gastroenteritis virus, TGEV)、PEDV、豬德爾塔冠狀病毒(porcine deltacoronavirus, PDCoV)和豬急性腹瀉綜合征冠狀病毒(Swine acute diarrhea syndrome coronavirus, SADS-CoV)等[45]。

TGEV可引起嚴重的腸道損傷,給養(yǎng)豬業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。中國農(nóng)業(yè)科學院馮立團隊研究發(fā)現(xiàn),TGEV感染豬小腸上皮組織細胞后會被RIG-I樣受體識別,其后誘導Ⅲ型干擾素IFN-λ3的產(chǎn)生,IFN-λ3有效抑制TGEV的復制,這為治療豬冠狀病毒感染提供了新策略[46]。

PEDV主要感染豬小腸上皮組織細胞進而引起仔豬發(fā)病死亡。盡管Ⅰ型與Ⅲ型干擾素均能抑制PEDV的感染,但近期的研究結果中,IFN-α處理的細胞培養(yǎng)上清液中PEDV拷貝數(shù)始終高于同等濃度IFN-λ處理組,表明Ⅲ型干擾素能更強抑制PEDV在豬腸上皮組織細胞的感染[47]。ZHAO等[11]運用RNA轉錄組及蛋白質(zhì)譜分析了IFN-λ及IFN-α處理的豬小腸上皮組織IPEC-J2細胞內(nèi)基因轉錄及蛋白表達的變化,IFN-λ的孵育上調(diào)了132個免疫通路基因,而IFN-α僅誘導了42個基因的表達。IFN-λ一方面通過上調(diào)JAK-STAT通路中的ISG15、OASL和RSAD2等ISG基因表達,另一方面通過與在上皮組織細胞表達的IFNLR1及IL10RB受體結合持續(xù)性抑制PEDV的復制[48]。

綜上所述,豬腸道上皮組織細胞被病毒感染后可通過合成分泌出Ⅲ型干擾素有效抑制病毒的復制與感染,這為Ⅲ型干擾素投入豬腸道病毒性疾病的治療提供了有力的理論依據(jù)。

2.1.2 Ⅲ型干擾素對豬繁殖與呼吸綜合征病毒的作用 PRRSV隸屬動脈炎病毒,通過空氣、接觸及垂直傳播在豬群中迅速擴增,導致母豬晚期流產(chǎn)、仔豬死亡、厭食癥和呼吸道疾病[2]。LUO等[10]研究顯示,豬源Ⅲ型干擾素IFN-λ具有抑制PRRSV的作用,但其抗病毒活性不如Ⅰ型干擾素有效。此外,豬源IFN-λ3可以通過劑量和時間依賴性的方式抑制PRRSV在豬肺泡巨噬細胞上的復制,然而其抗病毒能力和活性都弱于豬Ⅰ型干擾素[49-50]。QIN等[51]研究表明,過量表達Ⅲ干擾素受體IFNLR1可誘導JAK/STAT通路的激活,顯著提升Ⅲ型干擾素抑制PRRSV的效果,推測Ⅲ型干擾素抗PRRSV能力弱于Ⅰ型干擾素是與其受體分布相關。這表明上調(diào)Ⅲ型干擾素受體的表達可作為有效預防或治療PRRSV等病毒相關疾病的新方法。

2.1.3 Ⅲ型干擾素對其他豬易感病毒的作用 豬偽狂犬病病毒(pseudorabies virus, PRV)是DNA皰疹科病毒,可導致新生仔豬致死性腦炎、育成豬呼吸系統(tǒng)疾病和母豬生殖障礙等癥狀[52]。研究顯示,IFN-λ3通過誘導下游IFITM3、OAS1及MX1等ISG基因的表達抑制PRV在豬腎細胞內(nèi)的增殖,過表達IFN-λ3受體IFNLR1也限制PRV的病毒滴度。此外IFN-λ特異性上調(diào)Ⅱ型干擾素IFN-γ的mRNA轉錄,而非IFN-α或IFN-β,表明Ⅲ型干擾素也可以通過誘導其他類型干擾素的表達抵御病毒的感染[52-53]。

口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus, FMDV)是發(fā)生在豬、牛和羊等偶蹄動物身上的具有高度傳染性的小RNA病毒,造成動物口部及腳蹄出現(xiàn)水皰及急性發(fā)熱[54]。Ⅲ型干擾素IFN-λ1能顯著抑制口蹄疫病毒在IBRS-2豬腎細胞中的復制,然而口蹄疫病毒可以抑制由poly(I:C)誘導的IFN-λ1表達,這表明口蹄疫病毒已經(jīng)進化出阻斷IFN-λ1抗病毒功能的機制[55]。

豬瘟病毒(classical swine fever virus, CSFV)是一種小型包膜RNA病毒,屬黃病毒科瘟病毒屬成員,能引起高度傳染性發(fā)熱病毒性疾病豬瘟[56]。CSFV感染激活NF-κB導致豬腎PK15細胞內(nèi)Ⅲ型干擾素,以及IFITM3、OAS1和ISG15等關鍵ISG基因的表達上調(diào)[57]。

甲型流感病毒(influenza A virus, IAV)也是一種常見的包膜RNA病毒,其病毒基因組易變異,且可在人獸尤其是人和豬之間跨物種傳播,曾多次引起世界性大流行[58]。當豬被IAV(H1N2)感染1 d后,即可在豬肺部檢測到相較于正常水平400倍的IFN-λ3表達,且伴隨著促炎反應和凋亡相關基因的上調(diào)[59]。

豬塞內(nèi)卡病毒(Seneca virus A,SVA)是近年來發(fā)現(xiàn)的引發(fā)水皰疫情的小RNA病毒,通過空氣在豬群間快速傳播。目前,關于SVA的研究較為有限,其感染的分子機制及治療方法十分欠缺[60]。PENG等[61]于2022年發(fā)現(xiàn)使用SVA感染豬腎PK15細胞24 h后會誘導Ⅲ型干擾素IFN-λ1和IFN-λ3大量表達,使用IRF3/7的抑制劑處理顯著降低了SVA誘導的Ⅲ型干擾素合成,表明宿主細胞在感知SVA感染后可能通過IRF3/7上調(diào)Ⅲ型干擾素表達抵抗病毒感染。

水皰性口炎病毒(vesicular stomatitis virus,VSV)屬彈狀病毒科,引起的水皰性口炎為急性熱性人獸共患傳染病,可導致豬口腔、乳頭、趾間和蹄冠上出現(xiàn)水皰性病灶,水皰潰爛后易引發(fā)細菌和真菌感染,出現(xiàn)豬跛行、體質(zhì)量減輕和乳腺炎等癥狀[62]。 此外,VSV因其病毒粒子在沒有糖蛋白的情況下可以出芽,已被研究人員通過分子克隆技術構建為攜帶報告基因的重組RNA假病毒,成為研究病毒宿主互作熱門研究工具[63]。為探究干擾素抵抗VSV在豬細胞內(nèi)感染的效果,CHEN等[64]借豬桿狀病毒表達系統(tǒng)在體外合成了豬源Ⅲ型干擾素(IFN-λ1和IFN-λ3)以及Ⅰ型干擾素(IFN-α),發(fā)現(xiàn)相較于IFN-α,IFN-λ3有效抑制VSV在豬睪丸細胞內(nèi)的感染;通過分析先天免疫信號通路的表達,揭示Ⅲ型干擾素相較于Ⅰ型干擾素誘導了更多MX1、IFITM3等關鍵抗病毒因子的轉錄,抑制了VSV的復制。上述研究首次報道了Ⅲ型干擾素抵抗VSV感染的作用及分子機制,這為后續(xù)揭示Ⅲ型干擾素抗RNA病毒機制及其開發(fā)應用奠定了理論基礎。

綜上可知,常見的豬易感病毒感染均會引起豬體內(nèi)Ⅲ型干擾素的合成分泌,然而目前的研究多集中在Ⅲ型干擾素表達調(diào)控分子機制方面,在細胞水平乃至動物水平上Ⅲ型干擾素的表達是否能夠抑制諸如CSFV及IAV等病毒的感染尚未明確。鑒于Ⅲ型干擾素能夠毒副作用較小,盡快闡明Ⅲ型干擾素抗病毒作用,對于推廣Ⅲ型干擾素在抗豬易感病毒應用至關重要。

2.2 豬易感病毒對Ⅲ型干擾素的免疫逃逸策略

Ⅲ型干擾素定位在呼吸道、腸道及胎盤等與病原體接觸的“最前線”發(fā)揮免疫調(diào)控作用。然而,近期的研究表明,病毒也在逐漸進化出包括調(diào)控Ⅲ型干擾素表達等多種免疫逃逸策略。已有報道表明,PEDV非結構蛋白nsp1、nsp3、nsp5、nsp8、nsp14、nsp15、nsp16、開放閱讀框3(ORF3)、包膜糖蛋白E、膜蛋白M及核衣殼蛋白N均有效抑制IFN-λ的活性;其中,nsp1通過抑制豬腸上皮組織細胞中IRF1的核易位降低Ⅲ型干擾素的產(chǎn)生[65],而核衣殼N蛋白通過阻斷NF-κB核轉位抑制豬源Ⅲ型干擾素的合成,但并不拮抗Ⅰ型或Ⅱ型干擾素的表達,這表明Ⅲ型干擾素基因的轉錄相比起Ⅰ型干擾素會更依賴于NF-κB通路基因[66]。病毒還可以借助micro RNA等轉錄后調(diào)節(jié)因子抑制干擾素的生成。在Ⅰ型干擾素缺陷的Vero E6細胞感染PEDV顯著誘導Ⅲ型干擾素的表達,但病毒誘導的IFN-λ并不能夠降低PEDV的滴度。PEDV可以通過顯著下調(diào)細胞因子信號蛋白1(SOCS1)抑制因子miR-30c-5p的表達來逃避IFN-λ,促進其在細胞中的復制[67]。這些發(fā)現(xiàn)揭示了micro RNA作為基因表達的關鍵轉錄后調(diào)節(jié)因子,參與調(diào)節(jié)宿主對病原體入侵的固有和適應性免疫反應,有助于加深對PEDV致病及其逃避宿主免疫反應機制的了解,為疾病預防提供了新思路。

PRV在豬腎PK15細胞中可通過觸發(fā)Janus激酶JAK1和TYK2經(jīng)由蛋白酶體被錯誤降解,這抑制了STAT1磷酸化,降低了Ⅲ型干擾素誘導的ISG基因的表達[68],這項研究首次揭示了DNA皰疹科病毒逃避機制。

FMDV前導蛋白酶Lpro通過阻礙IRF和NF-κB的激活抑制RIG-I/MDA5介導的IFN-λ1的產(chǎn)生,這表明Lpro是IFN-λ1的拮抗劑。其中,Lpro的催化活性和SAF-A/B、Acinus和PIAS(SAP)結構域是抑制poly(I:C)誘導的IFN-λ1表達所必需的,而SAP結構域的缺失會解除Lpro對NF-κB和干擾素表達的抑制作用,但不影響Lpro酶活性[55]。這對于病毒毒力決定因素的鑒定和為抗病毒藥物靶點的提供具有重要意義。

CSFV Npro蛋白的過表達可以顯著抑制Ⅲ型干擾素mRNA的轉錄,進一步研究表明CSFV的Npro蛋白通過抑制IRF1表達及其核轉位來阻斷Ⅲ型干擾素的產(chǎn)生[69],這擴展了對CSFV逃避宿主固有抗病毒機制方面的理解。

PDCoV易引起仔豬腹瀉和嘔吐,嚴重者脫水死亡。Ⅲ型干擾素是腸道上皮組織細胞的主要抗病毒細胞因子,然而,PDCoV一方面通過抑制IRF和NF-κB的活性阻斷IFN-λ1的產(chǎn)生,另一方面阻斷RIG-I、MDA5和MAVS基因激活IFN-λ1啟動子活性,從而規(guī)避宿主的抗病毒免疫[70]。

綜上所述,目前相關研究已揭示了多種豬致病性病毒免疫逃逸Ⅲ型干擾素的分子機制,這可為新型安全高效疫苗的研發(fā)提供理論指導,同時也反映了Ⅲ型干擾素在病毒感染過程中的關鍵調(diào)控作用。

2.3 Ⅲ型干擾素防治豬病毒性疾病的相關應用

相對于Ⅰ型干擾素在豬病毒性疾病防治中的普遍推廣,Ⅲ型干擾素的應用仍處于起步階段。例如針對口蹄疫疾病,盡管目前已有Ⅰ型干擾素(IFN-α)的Ad5-A24疫苗能夠使豬產(chǎn)生口蹄疫中和抗體反應[71],然而Ⅲ型干擾素的Ad5-poIFN-λ3也可顯著誘導IFN和ISG基因在豬上皮組織腎細胞中的表達,并顯著降低了口蹄疫重病率[72]。

Ⅲ型干擾素通常在上皮組織黏膜細胞中發(fā)揮著重要抗病毒作用,而乳桿菌則具有良好的益生菌特性,在食品、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊的前景。將IFN-λ3通過PgsA(N-末端跨膜錨定)和CWA(C-末端細胞壁錨定)錨定至植物乳桿菌菌株,該重組植物乳桿菌能有效抑制PEDV和TGEV病毒在豬小腸上皮組織細胞中的感染,有望作為一種新型口服抗病毒藥物用于治療豬流行性腹瀉和傳染性胃炎[12]。此外,唾液乳桿菌FFIG35和FFIG58是2株具有顯著免疫調(diào)節(jié)潛力的菌株,這些菌株均可促進IFN-β、IFN-λ和抗病毒因子在輪狀病毒感染的豬小腸上皮組織細胞中的表達,并抑制輪狀病毒的復制[73]。這些研究強調(diào)了乳桿菌與干擾素聯(lián)合對豬的保護作用,未來可將該菌株用于開發(fā)高效功能性飼料,用以增強生豬免疫力,降低仔豬腸道感染的嚴重程度。

此外,PEDV的RNA酶Endo U及nsp1是抑制Ⅰ型和Ⅲ型干擾素反應的關鍵毒力因子,將其進行突變能引發(fā)更強的Ⅰ型和Ⅲ型干擾素反應,干擾素的上調(diào)能迅速清除豬上皮組織細胞中的病毒,并降低仔豬的死亡率[74-75],更為重要的是該突變體能保留病毒的免疫原性,這些均可以設計為PEDV減毒活疫苗的良好靶標,為開發(fā)豬腸道冠狀病毒減毒活疫苗提供一種方法。

Ⅲ型干擾素由于發(fā)現(xiàn)的時間較晚,目前關于其開發(fā)應用仍未得到廣泛普及。然而,近些年的研究逐步挖掘出Ⅲ型干擾素抗病毒分子機制及作用位點,且因其毒副作用低的特點,已被創(chuàng)新性用于豬腸道病毒性疾病的治療與預防當中,這為后續(xù)開發(fā)可行、有效和安全的Ⅲ型干擾素產(chǎn)品提供了基礎。

3 問題與展望

干擾素對于機體防御病毒感染的重要性不言而喻,然而干擾素通常也會導致趨化因子的過度表達,從而引起較為嚴重的炎癥反應。最大化開發(fā)干擾素抗病毒作用且緩解炎癥的反應是目前干擾素相關藥物研發(fā)關注的熱點問題。Ⅲ型干擾素是近年來被鑒定出的新型抗病毒細胞因子,其定位于前線防御控制上皮組織屏障的感染,并最大限度地減少破壞性炎癥反應。因此,深入認識Ⅲ型干擾素的獨特特征及應用優(yōu)勢,可為更具針對性的治療干預提供可能性。

豬作為最重要的家畜之一,在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。豬與人類有著相似的遺傳、生理和解剖特征,被視為異種器官移植器官捐獻者的重要候選者。豬肉是中國居民最主要的肉食品,養(yǎng)豬業(yè)關乎國計民生,在國民經(jīng)濟中占據(jù)舉足輕重的地位。隨著病毒性疫病的頻發(fā),生豬疫病防控力度加大,特別是一些人獸共患病毒,如果不能及時清除,不僅會導致種豬場損失,而且對人類健康造成極大威脅。目前,雖然有預防措施和疫苗接種,但由于缺乏針對性的藥物,加上Ⅰ型干擾素存在副作用,豬場仍經(jīng)常發(fā)生群體感染事件。因此,充分利用Ⅲ型干擾素的優(yōu)勢,深入開發(fā)其應用潛力與價值,可有效緩解豬病毒性疾病的傳播與危害。

Ⅲ型干擾素目前已成為干擾素抗病毒研究的熱門問題,豬易感病毒可誘導Ⅲ型干擾素的表達已逐步被揭示,且驗證出Ⅲ型干擾素能夠有效抑制多種豬易感病毒在豬源細胞中的感染。然而這些研究目前還停留在細胞及分子水平,距離Ⅲ型干擾素作為安全性藥物治療豬病毒性疾病尚需臨床數(shù)據(jù)的佐證。造成Ⅲ型干擾素開發(fā)進展緩慢的原因有很多,包括Ⅲ型干擾素被發(fā)現(xiàn)的時間較晚、Ⅲ型干擾素與Ⅰ型抗病毒分子機制類似,以及Ⅲ型干擾素不易在體外表達純化等。目前,相關研究已逐步解析出Ⅲ型干擾素低毒副作用的分子機制,開展了Ⅲ型干擾素臨床試驗,揭示了Ⅲ型干擾素更高效的抗PEDV及PRV等病毒感染作用,并借助桿狀病毒表達系統(tǒng)體外純化出Ⅲ型干擾素。上述研究刷新了人們對Ⅲ型干擾素的認識,突出了Ⅲ型干擾素的優(yōu)勢,降低了Ⅲ干擾素應用的門檻,推進了Ⅲ型干擾素作為安全性藥物治療豬病毒性疾病的研發(fā)。