インターフェロンの概要

インターフェロン（IFN）タンパク質は、免疫応答を調節するために宿主細胞により分泌されるサイトカインのファミリーです。発見された最初のクラスのサイトカインとして、それらはウイルス複製を妨げるタンパク質の能力に起因して「インターフェロン」と命名されました。これらのシグナル伝達タンパク質は、通常、病原体の存在下で宿主細胞により放出され、隣接する非感染細胞に警告して適切な細胞防御機構を活性化することにより、病原体を根絶するように機能します。IFNは、結合するさまざまな受容体に応じて、3つの種類（I型、II型およびIII型）に分類され（表1）、各型のIFNは、特異的な免疫応答を誘導します。さらに、IFNを介したシグナル伝達は、主要組織適合遺伝子クラスIおよびII分子（MHC I、MHC II）の発現増加（アップレギュレーション）を促進し、多くの下流シグナル伝達カスケードを活性化して、抗ウイルス防御機構をもたらします。それ以来、IFNはC型肝炎やB型肝炎ウイルスなどのウイルス感染の治療法として使用されています。しかし、一部のウイルスは進化してIFN活性に対する耐性を持つようになりました[1]。

I型、II型、III型

I型IFNは、IFN-α／β（IFNAR1、IFNAR2）として知られる特異的な細胞表面受容体に結合し、非感染細胞への警告システムとして機能します。ヒトでは、I型IFNは最大のIFNファミリーで、IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ、およびIFN-ωがあります。それらは、形質細胞様樹状細胞や線維芽細胞など多くの細胞種により産生されます。I型IFNの主要な機能の1つは、真核生物翻訳開始因子2a（eIF-2a）の不活性化であり、それにより、ウイルスタンパク質の合成が阻害されます（図1）。そのうえ、I型IFNはRNase Lを活性化し、細胞質内のssRNAを切断し、ウイルス複製をさらに阻害します[2、3]。IFN-αは有毛細胞白血病の治療に使用されており、IFN-βは多発性硬化症の進行を遅らせる治療薬として使用されています。

II型IFN（ヒトではIFN-γ）はIFN-γ受容体複合体（IFNGR1、IFNGR2）に結合し、免疫および炎症反応に関与します。それらは活性化T細胞とナチュラルキラー（NK）細胞により産生されます。II型FNがヘルパーT細胞である1型（Th1細胞）により放出されると、白血球が感染部位に動員され、炎症の増加につながります。免疫応答におけるそれらの役割のために、制御されていないII型IFNは自己免疫疾患を引き起こす場合があります。

III型IFNには、IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3、およびIFN-λ4があり、I型IFNと同様にウイルス感染の阻害に関与しています。もともと、IFN-λ1、IFN-λ2、およびIFN-λ3はそれぞれIL-29、IL-28a、およびIl-28bと呼ばれていました。IFN-λ4は、発見された最も新しいIII型IFNです[4]。III型IFNは、I型受容体とは異なる受容体IFRL1およびIL-10R2に結合します。III型IFNは、I型およびII型ほどよく理解されていませんが、JAK-STAT経路に関連付けられており、I型IFNと同様に宿主が病原体関連分子パターン（PAMP）を検出すると合成されます[4、5]。

表1.インターフェロンの種類とその受容体。

IFNの抗ウイルス機能を考えて、IFN発現の誘導因子である可能性が高いウイルスRNAに主眼が置かれました。しかし、ショウジョウバエ（Drosophila）のToll-Dorsal経路の発見は、ヒトのToll様受容体（TLR）ホモログの調査につながります。TLRは、病原体関連分子パターン（PAMP）を認識するパターン認識受容体（PRR）の1つのクラスです[6]。これらの膜貫通受容体は、細胞表面とエンドソーム内に認められます。PAMPに結合すると、TLRはシグナル伝達カスケードを開始し、IFN遺伝子の活性化と、それに続く細胞からのタンパク質分泌が起こります。RIG-I様受容体（RLR）は、ウイルスRNA検出用の細胞質ゾルセンサーとして機能する別のクラスのPRRです[6]。RLRの活性化は、IFN制御因子-3（IRF-3）、IRF-7、およびNF-κBの発現増加（アップレギュレーション）につながります。これらは、I型IFNおよび炎症性サイトカインの誘導をもたらす転写因子です[7、8]。

ウイルスは探知を回避または迂回するための多くの戦略を発達させてきました。インフルエンザなどの一部のRNAウイルスは、単純に核内で複製することにより、細胞質DNA／RNAセンサーを回避します。他のウイルスは、ウイルス産物が細胞センサーに結合するのを防止するまたは下流のIFN応答を阻害するなどの手法を用います。たとえば、カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス上のORF52タンパク質は、cGAS酵素活性を直接阻害するため、IFNβ産生の既知のプロモーターであるSTING複合体が阻害されます[9]。RNAウイルスは、RLRに結合して阻害するウイルスタンパク質を組み込んでいるため、細胞質ゾルの探知が制限されます。また、多くのウイルスは、IFNにより誘導される宿主の転写および翻訳効果を妨げる戦略を進化させてきました。西ナイルウイルスは、コレステロールをウイルス複製膜に再分配し、IFNによるJAK-STAT活性化の阻害をもたらすことが示されています[10]。これらは、ウイルスの増殖を停止または制限することになる多くの機序と経路をものともせずに、ウイルスが宿主細胞内で生き残るためにどのように進化してきたかを示すごくわずかの例です。

IFN-γ発現の染色

IFN-γの識別は、炎症と、感染時の免疫系の関与の重要なマーカーです。IFN-γを検出するための最も一般的な方法の1つは、フローサイトメトリーです。IFN-ガンマ産生のブレフェルジンAタンパク質輸送阻害剤の存在下での脾細胞またはPBMCのin vitro刺激は、検出可能なレベルのタンパク質を見つけるために必要です。細胞は最初に細胞外マーカーに対して染色され、次にIC固定法および透過処理バッファーセットで固定される必要があります。その後、IFN-γなどの細胞内マーカーに対して細胞をすぐに染色できます。IFN-γを容易に検出できるように、PEなどより明るい蛍光物質の使用をお勧めします。OMIPとフローサイトメトリー法の論文はパネル設計に役立ちます[11、12、13]。