早在1965年,Wheelock等在PHA刺激的人外周血白細(xì)胞培養(yǎng)上清中鑒定出一種具有抗病毒活性的“免疫干擾素"(immune interferon),但在酸性條件下易失活。1973年,Youngert和Salvin從淋巴細(xì)胞培養(yǎng)上清中分離出一種抗原性不同于I型IFN的新型IFN,命名為Ⅱ型IFN;1980年國(guó)際委員會(huì)正式命名其為干擾素?γ(IFN?γ)。隨后1981年,Goeddel等成功克隆出IFN?γ基因,為后續(xù)結(jié)構(gòu)與功能研究奠定了基礎(chǔ)。
IFN?γ主要由激活的T細(xì)胞(尤其是Th1亞群)和NK細(xì)胞分泌。Th1細(xì)胞在抗原、PHA或ConA刺激后迅速分泌IFN?γ,與IL?2產(chǎn)生呈同步趨勢(shì);活化的NK細(xì)胞在IL?12、IL?15、IL?18等刺激下也可分泌IFN?γ。
人IFNG基因位于染色體12號(hào),長(zhǎng)度約3.4 kb,編碼143個(gè)氨基酸的前體蛋白;小鼠Ifng基因位于10號(hào)染色體,編碼133個(gè)氨基酸的成熟分子。IFNG基因的轉(zhuǎn)錄依賴(lài)于增強(qiáng)子復(fù)合體(enhanceosome)與HMG I(Y)等轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,如HMG A1等因子介導(dǎo)染色質(zhì)構(gòu)象變化以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄活性。
成熟的人IFN?γ單體含六條α螺旋,通過(guò)反向交叉形成同源二聚體,分子量約40 kDa,糖基化后可提高穩(wěn)定性與活性。小鼠IFN?γ在氨基酸序列上與人僅有約40%同源性,因此具有嚴(yán)格的種屬特異性。
IFN?γ受體由兩條鏈組成:配體結(jié)合鏈IFNGR1(50 kDa)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈IFNGR2(90 kDa),分別位于人6號(hào)、小鼠10號(hào)染色體;每個(gè)細(xì)胞表面表達(dá)100–1000個(gè)受體,親和力KD約10??–5×10?11 M。
IFN?γ與IFNGR1/2結(jié)合引發(fā)受體二聚化,激活受體關(guān)聯(lián)的JAK1/JAK2,后者磷酸化STAT1,并伴隨其二聚體轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核,結(jié)合γ?干擾素活化點(diǎn)(GAS)啟動(dòng)子元件,誘導(dǎo)20余種特異基因表達(dá),包括IP?10、2?5A合成酶等。
IFN?γ可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞表達(dá)MHCⅡ分子,促進(jìn)抗原提呈;同時(shí)上調(diào)iNOS合成,一氧化氮抑制病原體復(fù)制;P1激酶抑制病毒蛋白翻譯,2?5A合成酶裂解病毒RNA。
IFN?γ上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞ICAM?1,促進(jìn)巨噬細(xì)胞FcγR表達(dá),協(xié)同TNF?α清除微生物;在B細(xì)胞中抑制IL?4誘導(dǎo)的IgE與IgG1產(chǎn)生,但促進(jìn)IgG2a分泌;與IL?2協(xié)同增強(qiáng)LAK活性并促進(jìn)T細(xì)胞IL?2R表達(dá)。
IFN?γ在腫瘤微環(huán)境中通過(guò)增強(qiáng)抗原呈遞和T細(xì)胞募集抑制腫瘤生長(zhǎng),但長(zhǎng)期暴露可誘導(dǎo)抗PD?1/PD?L1免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)耐受,如在黑色素瘤中通過(guò)JAK突變影響響應(yīng),成為重要的生物標(biāo)志物和靶向策略研究方向。
近期研究發(fā)現(xiàn),慢性疲勞綜合征和Long Covid患者血清IFN?γ水平升高,可作為診斷與療效監(jiān)測(cè)指標(biāo);在長(zhǎng)Covid患者中,IFN?γ水平與癥狀緩解高度相關(guān),提示其作為潛在治療靶點(diǎn)的價(jià)值。
重組人IFN?γ(Actimmune?)用于慢性肉芽腫病等免疫缺陷性疾病;在腫瘤免疫治療中,IFN?γ或IFN?γ相關(guān)基因簽名已被用作ICIs療效預(yù)測(cè)標(biāo)志物,且正評(píng)估聯(lián)合JAK/STAT抑制劑或增強(qiáng)型IFN?γ酶工程體的安全性與有效性。
隨著對(duì)IFN?γ信號(hào)耐受機(jī)制的深入研究,如細(xì)胞內(nèi)負(fù)調(diào)節(jié)因子SOCS1/3及微環(huán)境中IFN?γ梯度的分布模型,將為優(yōu)化IFN?γ基因治療、設(shè)計(jì)精準(zhǔn)的IFN?γ調(diào)控生物制劑提供新思路。此外,利用病毒蛋白及偏倚激動(dòng)劑(biased agonist)構(gòu)建精細(xì)調(diào)控的IFN?γ衍生物,有望實(shí)現(xiàn)更安全高效的臨床干預(yù)。