I型IFN信号通路在人结核病发生发展中的作用及其机制研究

The previous finding showed that type I IFN detrimentally affected the outcome of M.tuberculosis infection in mice through inhibiting anti-M.tb response and accelerating the inflammatory pathogenesis injury. Due to the inherent limitations of clinical investigation, the role of type I IFN produced in human Tuberculosis is less clear. We found that type I IFN production, especially IFN-β, is associated with virulence of M.tb, and only virulent mycobacteria with a competent ESX-1 secretion system could induce IFN-β production. Furthermore, IFNAR1 gene rs72552343 allele deletion leads to the defection of type I IFN signal pathway, and it was associated with decreased Tuberculosis susceptibility. It showed type I IFN may play the immune pathogenesis role in human Tuberculosis similar to the mice. Naturally IFNAR1 gene deletion provides a new model to explore the role of type I IFN in human Tuberculosis similar to the gene knockout mice. In this study, we plan to explore the influence and mechanism of IFNAR1 gene deletion on anti- M.tb response in human macrophage in vitro, and then we explore the role of type I IFN and IFNAR1 genotypes in TB through IFN-α treatment cohort.

已有研究表明，I型干扰素抑制小鼠抗结核免疫，加重小鼠肺结核炎症病理损伤，在小鼠肺结核发生中起着病理性作用。由于临床研究的局限性，目前尚不清楚I型干扰素在人结核病的作用。我们的新近研究发现，1）巨噬细胞I型干扰素（IFN-β）的分泌与感染的结核菌毒力密切相关，只有ESX-1完整的有毒株才能细胞分泌IFN-β；2）I型干扰素受体INFAR1的基因外显子SNP rs72552343等位基因缺失导致其功能缺陷，而携带基因缺失型SNP的 个体结核病发生风险显著降低；提示I型干扰在人结核病中可能起着与小鼠肺结核类似的病理性作用。自然发生INFAR1基因缺失提供了类似小鼠基因敲除的模型，使探讨I型干扰素在人结核病中的作用成为可能。本项目拟在体外实验探讨IFNAR1基因缺失对巨噬细胞抗结核免疫的影响及其发生的具体机制，进而通过IFNAR1基因型/I型干扰素干预的队列研究I型干扰素在结核病发生发展中的作用。

I型干扰素（IFN）抑制小鼠抗结核免疫，加重小鼠肺结核炎症病理损伤，在小鼠肺结核发生中起着病理性作用。由于临床研究的局限性，目前尚不清楚I型IFN在人结核病的作用。I型干扰素受体INFAR1的基因外显子SNP rs72552343等位基因缺失导致其功能缺陷，而携带基因缺失型SNP的个体结核病发生风险显著降低，提示I型IFN在人结核病中可能起着与小鼠肺结核类似的病理性作用。本项目共包括三部分研究内容，分别是：（1）I型IFN在抗结核菌感染中的作用；（2）IFNAR1蛋白Pro335缺失对I型IFN通路的影响及机制；（3）体内I 型IFN通路活化对人结核病发生发展的影响。针对研究内容一，研究发现结核患者外周血PBMCs中I 型IFN 通过相关基因高表达；随着抗结核治疗的实施I型IFN通路活化逐渐恢复正常水平；在结核菌感染局部（例如胸水）I型IFN通路活化更为明显。针对研究内容二，发现IFNAR1 rs72552343 TCC>DEL（Pro335缺失）作为一个功能性SNP，影响原代细胞I型IFN通路下游基因表达；利用鼠源IFNAR1-/- MEFs细胞证实Pro335缺失降低STAT1磷酸化及I型IFN下游基因表达；利用gRNA联合Cas9实现人源细胞IFNAR1沉默效果，并在人源细胞中证实Pro335缺失弱化I型IFN应答；利用表面等离子共振技术（SPR）证实IFNAR1 Pro335缺失突变影响与配体IFN-β的亲和力。针对研究内容三，借助高通量飞行质谱技术发现IFNAR1 rs72552343 TCC>DEL、IFNA8 rs1330322 A>G基因多态性与结核易感性关联，并在验证队列中得以证实；IFNAR1 rs72552343与结核病临床表型（肺内/肺外、菌阳/菌阴等）无相关性；rs72552343 TCC>DEL与结核病严重程度密切相关，TCC>DEL杂合子个体肺脏病理较轻，且治疗转归优于TCC纯合子。本项目拟利用这一自然发生的IFNAR1 突变体为模型基础，系统探讨I型IFN在人肺结核发生发展中的作用，为结核病防治提供新的思路和潜在靶标。