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肿瘤免疫治疗中干扰素-γ(IFN-γ)的作用
IFN-γ是唯一的II型干扰素,也是Th1细胞、CD8+T细胞、γδT细胞、NKT细胞、NK细胞、树突状细胞和巨噬细胞产生的标志性细胞因子,它参与细胞的抗病毒、抗肿瘤和免疫调控作用。早于30年之前,IFN-γ已经被临床用于治疗癌症和病毒感染,但是结果不尽人意,原因就在于IFN-γ的受体IFNGR广泛表达于人体内的有核细胞,这就导致IFN-γ无法有效地靶向肿瘤细胞。IFN-γ受体的广泛分布反映了IFN-γ在固有免疫和获得性免疫中的多效性,对于IFN-γ与抗肿瘤免疫的研究也经久不衰。
IFN-γ信号通路概述
有生物活性的IFN-γ为可溶性同源二聚体细胞因子。IFN-γ二聚体与其细胞表面受体IFNGR1(α亚基/CD119)结合并诱导IFNGR1二聚化,再与2个IFNGR2(β亚基)结合形成受体复合物。受体复合物中的IFNGR1激活JAK1激酶,IFNGR2激活JAK2激酶,JAK1和JAK2的激活使受体磷酸化,从而招募并磷酸化STAT1。磷酸化之后的STAT1形成二聚体并转移至细胞核,与基因组上启动子区的GAS(IFN-Gamma-activated sequence)结合,从而调控下游基因的转录。许多受IFN-γ/STAT1信号通路调控的基因为转录因子,因此IFN-γ/STAT1信号通路可以间接调控更多下游基因的表达。同时IFN-γ/STAT1信号通路可以激活MAPK、PI3K-Akt, 以及NF-κB信号通路,这也使IFN-γ/STAT1参与了更多基因的表达调控。IFN-γ可以调控30多种基因的表达水平,产生不同的细胞反应。
IFN-γ自身的主要诱导剂是IL-12,IL-12与其受体IL-12RB1/2结合,信号通过JAK传导,磷酸化STAT4,并由STAT4诱导调控IFN-γ的表达,IL-12的许多功能是通过诱导IFN-γ来实现的。
IFN-γ信号通路(图片来源:Gocher AM,et al.Nat Rev Immunol. 2022.Mar;22(3):158-172.)
IFN-γ在肿瘤微环境中(TME)的作用
所有有核细胞均可表达INFGR1响应IFN-γ信号,因此IFN-γ在肿瘤微环境中的作用十分复杂,它既发挥抗肿瘤作用,在某些条件下也有促进肿瘤发生的作用。
IFN-γ在肿瘤微环境中的作用(图片来源:Gocher AM, et al. Nat Rev Immunol. 2022. Mar;22(3):158-172.)
IFN-γ在抗肿瘤的作用
IFN-γ通过转录调控CXCL9、CXCL10和CXCL11及其同源受体CXCR3在T细胞、NK细胞、单核细胞、DC和癌细胞的表达和分泌,促进免疫细胞向TME迁移。活化的CTL对TME的趋化性增加可增强细胞毒性作用并限制肿瘤生长。
IFN-γ通过诱导凋亡,或非凋亡细胞死亡来杀伤肿瘤细胞,例如IFN-γ诱导肿瘤抑制基因IRF1,降低Bcl2的表达,上调Bak表达,促进细胞色素C从线粒体释放和Caspases活化,导致肿瘤细胞凋亡。IFN-γ诱导的STAT1上调肿瘤细胞中死亡受体FAS及其配体FAS-L的表达,以及肿瘤细胞系中TRAIL及其受体死亡受体5(DR5)的表达,直接或间接诱导肿瘤细胞凋亡。
此外IFN-γ还可以通过促进巨噬细胞活化、上调抗原处理及呈递分子的表达、促进Th1细胞的生长及活化、促进NK细胞的功能、调控B细胞的功能等方式发挥抗肿瘤作用。
IFN-γ可以促进肿瘤发生
短时间IFN-γ刺激可以上调肿瘤细胞MHC-Ⅰ类分子表达和抗原递呈,然而长时间IFN-γ 暴露却可能导致肿瘤逃逸。肿瘤细胞一方面可以通过影响IFN-γ或其下游基因的表达与活性,使之对IFN-γ 依赖的免疫监视作用出现低反应性,进而发生免疫逃逸。另一方面,IFN-γ 也可以通过激活PD-L1、CTLA-4、吲哚胺2,3-双加氧酶1 等重要免疫逃逸基因、促进髓源性抑制细胞和调节性T 细胞等免疫抑制细胞扩增和发挥效应,进而实现免疫逃逸。
IFN-γ与细胞因子风暴
除了在肿瘤免疫中的作用,值得一提的是近期有关COVID-19病理生理学研究表明,细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)与疾病的严重程度密切相关,特别是IFN-γ、TNF-α、IL-6、IL-2、IL-15 和 IL-18等炎症因子释放增加。抑制CRS的发生对于COVID-19重度患者的治疗来说将是一个非常有效的手段。其中,IFN-γ和TNF-α是两种重要的促炎细胞分子,且两者联合作用会导致炎症性细胞死亡(包括焦亡、坏死、凋亡),主要是通过激活JAK/STAT1/IRF1信号轴、诱导NO产生,进而驱动Caspase8依赖性的细胞死亡。因此,IFN-γ和TNF-α可作为COVID-19危重病例的潜在治疗靶点,用于减缓严重感染患者的疾病进展。
重组人 IFN-γ 是一种 16.8 kDa 的蛋白质,含有 144 个氨基酸残基,由 CD4 和 CD8 T 淋巴细胞以及活化的 NK 细胞产生。人类 IFN-γ 具有物种特异性,仅在人类和灵长类动物细胞中具有生物活性。
IFN-γ受体存在于大多数免疫细胞中,它们通过增加 I 类 MHC 蛋白的表面表达来响应 IFN-γ 信号,可促进了抗原向 T 辅助 (CD4+) 细胞的呈递。此外,IFN-γ 可刺激多种淋巴细胞功能,包括巨噬细胞、NK 细胞和中性粒细胞的抗微生物和抗肿瘤反应。
1.高纯度;2.高特异性;3.无动物源(AOF);4.GMP级别;5.无His标签
实验数据:
SDS-PAGE鉴定和SEC-HPLC纯度:还原的SDS-PAGE 未见杂蛋白(左);SEC-HPLC显示高纯度大于 98%,无聚集体产生(右)
SDS-PAGE鉴定和SEC-HPLC纯度图
应用案例:
IFN-γ活性:
测定 #1: 由其在 HeLa 细胞中诱导细胞凋亡的能力确定, ED 50 为 5.0-10.0 ng/ml。
测定 #2: 使用 HT-29 细胞通过细胞毒性测定确定 的 ED 50 ≤ 0.05 ng/ml,对应比活 ≥ 2 x 10 7 units/mg 的比活性。