干擾素-L3 在抗豬腸道冠狀病毒中的應用研究進展

郭珊珊

（ 沂水縣姚店子畜牧獸醫工作站，山東 臨沂 276400 ）

近年來由冠狀病毒引起的傳染病，包括嚴重急性呼吸系統綜合征（SARS）、中東呼吸綜合征（MERS）等，能夠感染多種哺乳動物和鳥類，因而對人類和動物健康構成了一定威脅[1-2]。豬腸道冠狀病毒是仔豬致死性水樣腹瀉的主要病原體[3-4]。目前已知的豬腸道冠狀病毒有4種，即傳染性胃腸炎病毒（TGEV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）、豬急性腹瀉綜合征冠狀病毒（SADS-CoV）和豬德爾塔冠狀病毒（PDCoV）。上述4 種豬腸道冠狀病毒主要感染腸道上皮細胞，引起腸細胞損傷、絨毛萎縮，臨床表現為急性水樣腹瀉和嘔吐，導致脫水和體重減輕[3-4]。目前針對PEDV的研究比其他3 種豬腸道冠狀病毒多，且已開發了針對PEDV 的不同疫苗，但在有效性和安全性方面仍需進一步提升。最近有研究證實了PEDV 和PDCoV 之間N 蛋白介導的雙向交叉反應[5]，但要確定這些冠狀病毒之間受體的使用和抗原交叉反應之間是否存在協同調節還需進一步研究加以驗證。由于豬腸道冠狀病毒混合感染在臨床中非常普遍[6]，而單一疫苗無法提供交叉保護，且目前尚無PDCoV 或SADS-CoV 的疫苗，導致預防多種豬腸道冠狀病毒成為難題。

雖然幾種已發現的豬腸道冠狀病毒細胞受體不同，但它們均主要感染腸道上皮細胞。Ⅲ型干擾素（IFN-L）選擇性作用于上皮細胞，如呼吸道以及胃腸道等[7]，提示IFN-L在上皮細胞抗病原體感染過程中發揮重要作用。且最近的研究揭示了IFN-L 在腸上皮屏障限制病毒感染中的重要性[8-10]，并表明與干擾素-L1（IFN-L1）相比，干擾素-L3（IFN-L3）可更有效地抑制PEDV 感染[11-14]。本文主要對IFN-L3在抗豬腸道冠狀病毒方面發揮的作用及其臨床抗豬腸道冠狀病毒感染的可行性進行分析，以期為廣譜抗豬腸道冠狀病毒治療劑的應用研究提供參考。

1 IFN-L概述

宿主的先天免疫系統是抵御病毒感染的第一道防線。干擾素（IFN）在宿主的抗病毒先天免疫中起到重要作用，根據其分子結構、途徑誘導和細胞受體特異性可大致分為3 種：Ⅰ型IFN、Ⅱ型IFN 和IFN-L[15-16]。與Ⅰ型IFN 相似，IFN-L是一個多基因家族，在人上有4個成員，在鼠上由兩個成員組成[17]，在豬上被克隆和表達較多的有IFN-L1 和IFN-L3[18]。與靶向各種類型細胞和器官的Ⅰ型IFN不同，上皮細胞是IFN-L的有效生產者，IFN-L受體僅限于表達在腸道、呼吸道等上皮細胞中。因此，IFN-L 反應主要限于上皮細胞[7]，提示IFN-L 在腸道上皮抗病毒感染過程中可能發揮重要作用。

2 IFN-L在腸道中的抗病毒作用

研究表明，病毒的復制策略和趨向性差異很大，并且病毒采用多種機制干擾宿主細胞產生IFNs。因此，病毒類型不同，IFN-L 誘導的抗病毒模式也有所不同[19-20]。但通常與病毒感染或病原體介導的宿主損害相關的相同刺激會通過模式識別受體（參與/激活）或病原體（相關/破壞相關分子模式）觸發Ⅰ型IFN 和IFN-L 的產生[20-21]。這種情況下，上皮細胞主要產生Ⅲ型IFNs（IFN-Ls）[22-23]。上皮細胞產生的IFN-Ls對病毒感染或鄰近的上皮細胞起到一定作用，抑制病毒復制并阻止病毒通過上皮傳播[7]。當黏膜屏障被突破，存在廣泛感染的威脅時，主要是Ⅰ型IFN 介導的系統性抗病毒反應抑制病毒感染[7]。因此可將基于IFN-L的抗病毒系統視為自主的黏膜防御系統，該機制可確保激活局部抗病毒保護且不觸發系統性反應。

所有IFN-Ls 均通過獨特的IFNLR1/IL10R2 受體復合物發出信號，其激活的基因信號類似Ⅰ型IFN（α 和β）[18]。IFN-L與其相應的受體結合后，刺激Janus激酶（JAK）信號轉導轉錄子（STAT）途徑，之后刺激該途徑干擾素刺激基因（ISG）的轉錄并促使細胞趨于抗病毒狀態[24]。最近也有研究表明，Ⅰ型IFN 和IFN-L 通過抑制核衣殼（可能還有其他病毒蛋白）的產生，從而限制SARS-CoV-2 進入腸上皮后的傳播，減少功能性病毒顆粒向鄰近細胞的釋放[10]。有研究利用基因敲除小鼠作為特定的IFN 受體，從缺乏IFN-α/β 和IFN-L 受體的小鼠糞便中可檢出SARS-CoV，而缺乏單個受體的小鼠則未能檢出，提示IFN-L控制呼吸道和胃腸道上皮細胞中的病毒感染[21]。有研究結果顯示，與Ⅰ型IFN（α和β）相比，腸道上皮細胞對IFN-L的反應更強[8-10]。上述結果表明，IFN-L 是胃腸道中重要的非冗余抗病毒物質，且在治療過程中的副作用可能更小。

3 IFN-L3體外抗豬腸道冠狀病毒活性

據報道顯示，IFN-L3 抗病原體活性更優。有關人類肝炎病毒的研究結果表明，IFN-L3 對多種類型的肝炎病毒（乙型、丙型或戊型）均表現出抑制作用[25-27]。也有研究顯示，IFN-L3不僅可以限制隱孢子蟲入侵，還可通過促進腸上皮屏障功能增強上皮防御[28]。目前，以豬為對象進行相關研究較多的是IFN-L1 和IFN-L3。有關IFN-L 抗PEDV 的體外研究結果顯示，IFN-L 比Ⅰ型IFN（α/β）具有更好的抗病毒活性，其中以IFN-L3效果最好，誘導的干擾素-刺激基因（ISGs）水平最高[11-14]，表明IFN-L3是具有潛力的抗豬腸道冠狀病毒物質。

除了IFN-L的抗病毒作用更具針對性、可誘導更高的ISGs 表達外，也有報道指出，IFN-L 的抗豬腸道冠狀病毒活性優于Ⅰ型IFN的原因是IFN-L3和IFN-α抗豬腸道冠狀病毒機制存在差異。與IFN-α 相比，IFN-L3 激活的信號通路更強大，特別是抗病毒的JAK-STAT 信號通路[14]。且在IFN-L3誘導的前10個基因中，豬rsad2和mx2基因瞬時表達可顯著抑制PEDV感染[14]。

4 IFN-L3抗豬腸道冠狀病毒的體外應用研究

有研究顯示，利用桿狀病毒表達系統表達的重組豬IFN-L3 具有較好的生物學活性，在體外可呈劑量依賴性地抑制PEDV 復制，并且上調相關ISGs的表達[29]。此外，構建重組植物乳桿菌菌株表達的IFN-L3在IPEC-J2細胞上也具有很好的抗PEDV、TGEV作用，且利用C端細胞壁錨定的重組植物乳桿菌比利用N 端跨膜錨定的重組植物乳桿菌具有更強的抗病毒作用，ISGs的表達更高[30]。上述兩種表達系統各具特點，桿狀病毒表達系統已發展成熟，具有成本低、表達蛋白活性好等優點，而植物乳桿菌由于具有益生菌特性可口服使用，為豬IFN-L3 的規模化生產奠定了基礎、提供了思路。

5 IFN-L3臨床應用中的理論治療策略

在臨床豬腸道冠狀病毒感染過程中，IFN-L3 運用怎樣的策略進行預防和治療尚不清楚。但在人腸上皮細胞中的研究發現，與Ⅰ型IFN相比，IFN-L在預處理時間較短和濃度較低的情況下，可以更有效地抑制人腸上皮細胞中的SARS-CoV-2病毒，并能夠在停用后抑制病毒復制超過72 h[10]。此外，在SARS-CoV-2感染后添加IFN-L仍然能夠抑制病毒的復制和新生病毒的產生[10]。Dijkman等[31]報道指出，使用IFN-L進行預防和延遲治療可完全保護小鼠免受致命的中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）感染。但也有研究表明，IFN-L可在病毒感染恢復過程中干擾肺修復，其機制與免疫調節無關[32]。

上述研究結果提示，在考慮將IFN-L3 作為治療豬腸道冠狀病毒感染的治療策略時需要注意治療時機和持續時間，以有效調節宿主的干擾素反應?？赏ㄟ^在感染早期誘導強烈的ISGs 抑制病毒復制，及時下調干擾素反應，從而實現腸上皮的有效修復，達到最佳保護效果。上述研究結論可為IFN-L3抗豬腸道冠狀病毒感染的治療策略提供一定參考。

6 展望

有效的廣譜抗病毒藥物對于預防和控制新出現的冠狀病毒感染至關重要。盡管在識別和評估幾種抗人冠狀病毒感染的合成廣譜抗病毒藥物方面已取得了一定進展，但狹窄治療窗口導致其應用與研究仍然存在一些限制。增強內源性IFN 和ISGs 的反應是另一種已應用幾十年的抗病毒策略，然而Ⅰ型IFN 的副作用和Ⅰ型IFN 延遲治療后檢測到的促炎反應阻礙了其臨床應用。

與Ⅰ型IFN相比，IFN-L可提供針對上皮表面更快、需要低濃度的抗病毒策略。其中，IFN-L3 在抗豬腸道冠狀病毒過程中所展示的良好活性使其成為防御豬腸道冠狀病毒感染的強有力的候選者。但考慮到IFN-L3作為治療豬腸道冠狀病毒感染的治療策略時需注意治療時機和持續時間，以實現有效修復腸上皮。

本文討論了IFN-L3在防治豬腸道冠狀病毒中的優勢及其抗豬腸道冠狀病毒的應用進展和相關理論治療策略，旨在為進一步推廣IFN-L3在抗豬腸道冠狀病毒感染中的應用，以及研發廣譜抗豬腸道冠狀病毒治療劑提供參考。