干货 | 一文带你了解干扰素（含临床应用情况）
干货 | 一文带你了解干扰素（含临床应用情况）
干扰素（IFN）是一种具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物学活性的蛋白质，在病毒性疾病和肿瘤的防治中发挥着重要作用。本文将从干扰素的概念、分类、作用机制及其临床应用等方面进行详细介绍。
什么是干扰素？
干扰素（IFN）蛋白是宿主细胞分泌的一类可调节免疫应答的细胞因子。因为这种蛋白质能够干扰病毒的复制，所以被命名为“干扰素”。当病原体“来袭”时，宿主细胞释放干扰素，周围未感染的细胞感知后激活适当的细胞防御机制，消除病原体。
干扰素发展史上的几位科学家
干扰素的分类
IFN根据其结合的不同受体分为三种类型（I型、II型和III型）（图1）；每种IFN诱导一种特定的免疫反应。
I、II、III型具体情况如下：
I型IFN能与特定细胞表面受体IFN-α/β（IFNAR1，IFNAR2）结合，是未感染细胞的预警系统。在人体中，I型IFN是最大的IFN家族，包括IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ和IFN-ω；它们由多种类型的细胞分泌，包括浆细胞样树突状细胞和成纤维细胞。I型IFN的一个主要功能是使真核转化起始因子2a（eIF-2a）失活，从而抑制病毒蛋白的合成（图1）。此外，I型IFN可活化RNase L，它能切割细胞质中的任何ssRNA，进一步抑制病毒复制。IFN-α已被用于治疗毛细胞白血病，而IFN-β则被用于减缓多发性硬化症的进展。
II型IFN（人体的IFN-γ）与IFN-γ受体复合物（IFNGR1，IFNGR2）结合，参与免疫和炎症反应；它们由活化的T细胞和自然杀伤（NK）细胞分泌。当1型辅助性T细胞（Th1细胞）释放II型IFN时，白细胞被浸润到感染部位，最终炎症反应增大。由于它们在免疫反应中的作用，不受控制的II型IFN能引起自身免疫性疾病。
III型IFN包括IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3和IFN-λ4，并与I型IFN相似，都参与抑制病毒感染。IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3最初分别命名为IL-29、IL-28a、IL-28b；IFN-λ4是最新发现的III型IFN。III型IFN与受体IFRL1和IL-10R2结合，这两种受体不同于I型受体。虽然不像I型和II型那样为人所知，但我们查明III型IFN与JAK-STAT通路有关，并且是在宿主识别到病原体相关分子模式（PAMP）时合成的，类似于I型IFN。
图2：I型IFN诱导的细胞内通路
I型IFN与其各自的受体结合（见图1），并诱导PKR和OAS蛋白的转录。一旦脱离细胞核，PKR和OAS蛋白就会提高细胞内的抗病毒状态。活化后，PKR会使eIF-2α失活，从而抑制病毒蛋白翻译。细胞中存在的OAS有助于活化RNase L，RNase L的功能是切割细胞质中任何病毒ssRNA。
干扰素的诱导
鉴于IFN的抗病毒功能，病毒RNA可能是IFN表达的诱导剂。然而，果蝇中Toll-Dorsal通路的发现引发了对人体Toll样受体（TLR）同源物的研究。TLR是一类模式识别受体（PRR），其可以识别病原体相关分子模式（PAMP）。
这些跨膜受体存在于细胞表面和核内体中。一旦与PAMP结合，TLR就会启动信号级联，促进IFN基因活化，以及随后表达和分泌。RIG-I样受体（RLR）是另一类PRR，是病毒RNA检测的胞质传感器。RLR的活化会导致IFN调节因子-3（IRF-3）、IRF-7和NF-κB的上调，它们是诱导I型IFN和炎性细胞因子的转录因子。
图3： Toll样受体（TLR）/RIG-1样受体（RLR）介导的干扰素（IFN）诱导信号通路
TLR2和TLR4位于细胞的质膜上，而TLR3、TLR 7/8和TLR9位于细胞内核内体中。RLR在细胞质中自由循环。一旦结合，每种受体都会导致IFN和炎症基因的上调。
干扰素的研究工具
图4：经刺激后的人外周血细胞内IFN-γ染色
在两个图中，刺激HPBC，并用鼠IgG1 K同型对照PE（左）或IFN γ PE对PerCP-eFluor 710进行染色。
干扰素的临床应用
用于临床的 IFN 均为重组 IFN 制剂。
- IFN-α 和 IFN-γ 可治疗病毒感染和多种恶性肿瘤；
- IFN-β可治疗多发性硬化（MS）；
- IFN-γ可治疗慢性肉芽肿性疾病合并的细菌感染、类风湿关节炎等；
聚乙二醇干扰素（PEG-IFN-α）是一种长效 IFN 制剂。聚乙二醇（PEG）是一种不同长度的不带电聚合物，IFN-α 与 PEG 共价连接，降低免疫原性和对蛋白水解的敏感性，并延长血清半衰期。
抗病毒活性
1）丙型肝炎病毒慢性 HCV 感染可能引起严重的肝功能障碍，最终导致肝硬化和危及生命的食管静脉曲张。小部分 HCV 患者最终发展为肝细胞癌。HCV 感染也是 AIDS 患者死亡的重要原因。自 1991 年 IFN-α 被批准治疗丙肝以来，抗 HCV 治疗是干扰素 IFN-α 最广泛的临床应用之一。
此外，联合核苷类似物利巴韦林+聚乙二醇干扰素-α 能增加 IFN-a 治疗 HCV 的有效性。
2）乙型肝炎病毒
慢性 HBV 感染是干扰素的另一主要抗病毒应用。尽管乙肝疫苗接种大大降低了 HBV 的感染率，但全球仍有大量慢性感染者。
HBV 慢性感染可采用 PEG-IFN 与抑制 HBV 基因组复制的核苷酸类似物（如拉米夫定、阿德福韦、恩替卡韦或替诺福韦）联合治疗。
3）人类疱疹病毒-8
人类疱疹病毒-8（HHV-8）会引发感染，如 Kaposi 肉瘤（KS）。KS 是一种血管内皮多灶性肿瘤，最常见的表现是发生多发性紫色皮肤结节，多见于艾滋病患者等免疫力低下人群。
HHV-8 感染时可使用干扰素乳膏，直接用于皮损部位，也可全身性用药。此外 IFN-α 可与抗逆转录病毒联合治疗 AIDS。
4）人乳头瘤病毒
人乳头状瘤病毒（HPV）组成员感染会引起的少数其他人类肿瘤，如复发性呼吸道乳头状瘤病和生殖器疣。
IFN-α 可治疗幼年型喉乳头状瘤病（可能危及生命），对诱导恶变可能性较低的 HPV 感染有效，但对癌症诱导率较高的 HHV 分型效果不理想。此外，IFN-α2β 局部给药可治疗结膜鳞状乳头瘤。
IFN-α 和 IFN-γ 可治疗生殖器疣，但由于生殖器疣的治疗选择较多，不推荐干扰素作为首要治疗选择。
抗肿瘤活性
因其细胞分化和生长调节特性，干扰素已被用于肿瘤治疗。目前，干扰素治疗几种形式的血液系统癌症和实体瘤均取得了一定成效。然而，因对其抗肿瘤作用机制知之甚少，干扰素能在癌症治疗中发挥多少作用还是未知。
1 ）白血病
毛细胞白血病（HCL）是一种通常呈缓慢进展的罕见 B 细胞白血病。重组干扰素投入临床之前，已有报道部分纯化的 IFN-α 可缓解 HCL。IFN 还可用于治疗慢性粒细胞白血病（CML）。
随着人们逐渐了解白血病发生发展的分子机制，各种新型疗法正在快速涌现，干扰素不再是白血病的一线治疗药物。
2 ）肾细胞癌
干扰素是转移性肾细胞癌的常用治疗手段，主要因为尚无替代治疗方案。单用 IFN-α 治疗反应率约为 15%。自 20 世纪 80 年代起，IFN-α 和白细胞介素-2（IL-2）一直是转移性肾癌的一线治疗药物。
2010 年，美国 FDA 批准贝伐珠单抗联合 IFN-α 2a 一线治疗转移性肾细胞癌，推荐方案为：每 2 周 1 次静脉输注贝伐珠单抗 10 mg/kg，同时每周 3 次皮下注射 IFN-α 2a 9 MIU。
3）恶性黑色素瘤
干扰素可辅助治疗转移至局部淋巴结的黑色素瘤，但恶性黑色素瘤异质性很强，因此很难评估其治疗有效性。
报道显示，高剂量 IFN-α 治疗黑色素瘤，可提高患者生存率，降低复发率，并改善其生活质量。但因大剂量干扰素的毒性反应，人们开始考虑低剂量方案，然而到目前为止，低剂量方案均无法提高患者的无复发生存率。
4）婴儿血管瘤
血管瘤是婴儿期最常见的肿瘤之一，新生儿发病率为 1.1% - 2.6%，1 岁时为 5% - 10%。作为一种良性肿瘤，压迫重要脏器或引发消耗性凝血病时，甚至可以危及生命。血管瘤可用激素或普萘洛尔治疗。
IFN 具有抗血管生成特性，当一线治疗治疗失败时，可使用 IFN-α2a 治疗血管瘤。皮下注射 IFN-α 2a 或 IFN-α 2b 50000 ~ 100000 IU/kg（1.5 ~ 3 MIU/m2），持续数月，可明显缩小肿瘤体积。
多发性硬化症
MS 是一种持续进展的脱髓鞘性神经退行性疾病，病程呈缓解-复发型。根据干扰素的免疫调节特性，肌内注射 IFN-β 可降低 MS 的复发率。
加入整合素的重组单克隆抗体那他珠单抗（natalizumab）可增强 IFN-β 的疗效，与单独使用 IFN-β 相比，联合使用那他珠单抗和 IFN-β 治疗可使 MS 复发率降低约 50%。
总结
目前，IFN已可以用于病毒感染、多种恶性肿瘤、多发性硬化（MS）、慢性肉芽肿性疾病合并的细菌感染、类风湿关节炎等多种疾病，且随着人们对 IFN 作用机制的探索愈加深入，更多新的临床适应证有望被批准。
然而，IFN 能激活多个信号级联，一些活化或诱导的基因途径可能仅介导其治疗作用，而其他途径可能诱导 IFN 在人体中的毒性作用。因此 IFN 的不良反应众多，包括发热、肌肉酸痛、震颤、情绪问题、色素沉着、肝毒性、血液系统和内分泌系统不良反应等。对其中机制的充分理解有助于开发靶标特异性药物来消除IFN的毒性而不损害其疗效。