2023年1月，来自法国人类传染病遗传学实验室的研究人员在国际著名期刊Cell上发表了题为Human IRF1 governs macrophagic IFN-γ immunity to mycobacteria的文章，该研究通过对2个孟德尔遗传性分枝杆菌易感疾病的患者进行研究，阐述了IRF1在免疫系统中的重要作用。
研究背景
孟德尔遗传性分枝杆菌易感疾病（Mendelian susceptibility to mycobacterial disease，MSMD）是一种罕见的单基因遗传疾病，其临床表现特点是低毒性的分枝杆菌感染，例如卡介苗、非结核性分枝杆菌，会引起原本血液检查和免疫学检查正常的人的炎症反应。
研究结果
研究者对分别来自于拉丁美洲（患者1）和土耳其（患者2）的两个患者进行遗传分析，发现患者均携带IRF1基因的纯合突变。使用293T细胞研究突变对IRF1的影响，发现两个患者携带的突变p.R129∗（患者1）和p.Q35∗（患者2）均会影响IRF1的产生并使其失去转录活性。使用IFN-γ刺激患者来源的SV40成纤维细胞，发现细胞IRF1的产生受损；而转染野生型的IRF1质粒可恢复细胞对IFN-γ的应答。这些结果表明，患者携带的突变是功能丧失突变。
图1. MSMD患者携带IRF1基因的功能丧失突变
研究人员对两名患者的血细胞进行分析，发现患者的cDC1细胞、cDC2细胞、NK细胞等免疫细胞数量降低；外周血单核细胞的RNA-seq和CITE-seq结果表明，患者与IRF1结合的基因在所有亚群中的表达均显著降低。这些结果表明，IRF1缺失损害了T细胞和NK细胞的发育，影响了参与免疫激活的靶基因的表达。由于产生IFN-γ的DC细胞和淋巴细胞受损，因此研究人员评估了IRF1缺失对IFN-γ的产生的影响，使用患者来源的SV40成纤维细胞以及外周血单核细胞，发现仅在NK和Vδ2+细胞中，IFN-γ产生受损。
IRF1对IFN-γ的应答是通过STAT1的磷酸化进行的，研究人员使用患者的SV40成纤维细胞也评估了IRF1缺失是否会影响细胞对IFN-γ应答，发现STAT1的磷酸化不受影响；而RNA-seq和蛋白质质谱分析结果表明，细胞对GBP1、GBP4、APOL3等蛋白的诱导受损，表明IRF1是STAT1的下游，参与对IFN-γ第二波应答的增强。因此，研究人员进一步检测了患者白细胞对IFN-γ应答，发现细胞的IL-12p70产生受损；使用患者来源的iPSC-巨噬细胞以及单核细胞来源的巨噬细胞，发现在应对IFN-γ刺激时，细胞APOL3、GBP1、IDO1、RARRES3表达受损。这些结果表明，IRF1调控IFN-γ依赖性的巨噬细胞的激活。
图2.患者白细胞对IFN-γ的应答
根据已有研究，IRF1也参与对病毒的免疫，因此，研究人员评估了患者细胞的抗病毒IFN-α/β免疫能力，发现细胞仍然具有正常的抗病毒活性；这个结果和PhIP-Seq的结果一致，虽然两名患者都曾感染过DNA病毒和RNA病毒，但患者并没有因为病毒感染出现生命危险。
结论
总之，本文的研究人员发现了一个新的MSMD的致病基因IRF1，并表明该基因功能缺陷影响IFN-γ依赖的分歧杆菌的巨噬细胞免疫，而不影响IFN-α/β依赖的抗病毒免疫。该研究对深入理解干扰素的调控机制，以及干扰素调控相关药物的研发、MSMD的产前诊断，具有重要的理论价值。
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撰文：贾魏珉
编辑：刘振兴
审核：张贤钦
课题组网址 http://life.hust.edu.cn/info/1046/13645.htm
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