干扰素不同亚型及应用

干扰素的不同亚型与临床应用

侯云德

北京病毒基因工程国家重点实验室

干扰素是一类重要的细胞素，它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、抗细胞分裂、免疫调节等多种生物学活性。经10多年临床应用研究表明，它是一种重要的抗病毒、抗肿瘤治疗药物。目前，有40多个国家使用干扰素制剂，治疗大约30多种疾病。

一、干扰素的型别

迄今所知，人、小鼠、牛、马等哺乳动物的干扰素均有α、β、γ三个型别。其中α型中又有许多亚型，可分为两大家族。人干扰素第Ⅰ类家族（HuIFN-αI）相当于早期Nagata等和Goeddel等所记载的，有15～20个基因成员，其中大部分是编码功能蛋白，彼此在核苷酸水平上有大约90%的同源性；而人干扰素的第Ⅱ类α家族（HuIFN-αⅡ）有5-6个成员，后者与αⅠ家族有50%的同源性，其中大部分是伪基因，除IFN- w外不能表达功能性蛋白：人的β型干扰素（HuIFN-β）和γ型干扰素（HuIFN-γ）公认的只有一个亚型。人的α、β干扰素基因位于第9对染色体的短臂上，而人γ干扰素基因位于第12对染色体的长臂上。关于人α干扰素不同亚型的标记，过去文献上比较混乱，大致可以归纳如表1。

表1 人α干扰素不同亚型的标记

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重组干扰素自然干扰素———————————————————————————

Goeddel等Nagnta等Rubinstein等Hobbs等

Aα1α1(a)

Bα2α2b1

Cα4,4bβ1b2

Dα5β2b3

Eα6β3c1

Fα7γ1c2

Gα8γ2c3

Hφα10γ3d1

Iα11γ4d2

Jα13γ5

Kα14

L

N

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表2 人α干扰素不同标记的亚型序列的关系

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Goeddel分类Nagala分类———————————————————————

K=α6

G=α5

A≈α2

D≈α1

C≈L= φα10

J1≈J2～α7

B≈B2= α8

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表3 α1和α2型干扰素的等位基因

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亚型等位基因氨基酸序列114158 IFN- α11a Va1Leu1b Ala Leu1c Ala Val—————————————————————————

2334 IFN- α22a Lys His 2b Arg His2c Arg Arg

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在重组干扰素中，根据核苷酸和氨基酸序列的比较，人α干扰素不同标记亚型之间的关系，如表2所示。以上研究得较为深入，临床上应用较为广泛的α2和α1型干扰素，一般认为均有3个等位基因，如表3所示。上述IFN-α1c型干扰素基因是我国学者黎孟枫等发现的[1]。

二、多种α干扰素亚型的生物学意义和在进化上的关系

多数学者认为HuIFN-α和IFN-β家族在二亿五千万年以前是同一祖先。IFN- w与IFN-α基因在一亿二千万年以前开始分开，而IFN-α分为许多亚型则始于八千五百万年以前，也就是在哺乳类动物形成以前。根据γ型干扰素的晶体结果推测它与α、β型干扰素也来源于同一祖先[2]。

β、γ型干扰素只有一个型别，它们与α型干扰素的性质相差很大是不必说，但是，为什么α型干扰素有这么多亚型呢？它们的存在究竟有什么生物学意义。历来有二种并不互相排斥的学说。一种见解认为不同亚型是由于进化过程上的突变所引起的，并无特定的生物学意义，例如αIFN-αL相当第20位氨基酸处是终止密码。因此，它是伪基因，可为由于突变产生的等位基因SMTⅢ1A所代替而成为有功能性[3]。另一种见解认为，在进化过程中，由于淘汰选择的结果，每一亚型在机体内均有其特殊功能，正如机体中有许多种GTP酶（G-蛋白）一样[4]。

本文认为这二种见解是统一的、进行的过程，就是基因突变的过程，同时也是淘汰选择的过程，在进行的过程中，对机体有利则留，则发展；对机体无利则去，则淘汰。目前已有许多证据说明，α型干扰素的不同型别是有其不同的生物学意义的。

1. 同一病毒在不同细胞中诱生的α型干扰素的亚型种类有很大差异，反映了不同细胞干扰素反应的生理功能。仙台病毒在人白细胞中诱生的干扰素，以α1为主，其次为α2，并有少量的α14，而同一病毒在类淋巴母细胞中诱生的干扰素，却以α2为主，α1为次，无α14；从急性髓母细胞性白血病患者提取的白细胞，诱生的干扰素亚型又大不相同。主要是α2和α14，比α1的转录物高2～3倍；仙台病毒在人单核细胞中诱生的干扰素主要是α8(α8)。

2. α干扰素的不同亚型在不同细胞培养上表现不同的抗病毒活性。如表4所示。我们的研究结果表明HuIFN-a1在MDBK细胞上的抗病毒活性比WISH高20～30倍左右，而HuIFN- α2a则无差别。

3. 不同α干扰素亚型对不同病毒的敏感性不同，吴淑华等[6]研究结果表明，HuIFN-a1抑制出血热病毒繁殖的能力比IFN-α2a高14倍，对其他病毒的敏感性也有差别。

4. Zoon K等从自然的类淋巴母细胞干扰素中分离出18种α干扰素，比较了它们的诱导IL-1的能力，在单核细胞中的细胞毒活性，增强NK细胞的活力和Ⅰ型HLA在HL-60细胞上的表达。结果，不同α干扰素对上述4种活性的差别很大。例如蛋白4可以大量诱生IL-1，而蛋白14却基本无此活性。

5. 不同的重组a干扰素对NK细胞的促进作用有90倍的差异，其中α8(B)，α2(A)，α1(D)，αC较高，α6(K)，αF较低，α7(J)最低。HuIFN-α1可以增加单抗细胞MHCⅡ的表达而IFN α2则不能。

6. 我国卫生部上海生物制品研究所生产的IFN-a1，治疗慢性活动性乙型肝炎和毛细胞白血病的经验表明，IFN- a1的用量大至40ug时（相当于IFN-a2a 的107单位），发烧等副反应，明显地低于IFN- α2a。

7. IFN-2a和IFN-2b临床应用的经验表明，前者有20.9%的患者产生抗体，而后者仅为6.9%。

8. α干扰素受体的研究也支持α干扰素的不同亚型有不同的生理功能。因为干扰素与干扰素受体的结合还需要一种辅助因子（Cofactor）。由于干扰素作用发挥的第一步要与其相应的受体相结合，所以这一辅助因子是不同亚型干扰素具有不同性质的分子基础。由此可见，α干扰素的不同亚型是具有不同的生物学特性的，在临床上是不能完全相互代替的。

三、不同亚型干扰素的临床应用价值

既然不同亚型干扰素各有其独特的性质，反映在临床应用上也有所不同。目前，试用于临床的干扰素主要制剂如表5所示。

表5 试用于临床的干扰素主要制剂

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干扰素型别商品名研制单位———————————————————————————rIFN-α2a Referon-A Hoffmann-LaRoche病毒所，CAPM和长春生研所rIFN-α2b Intron A Schering-Plough rIFN-α1b病毒所，CAPM，上海生研所和深圳科兴生物制品公司rIFN-b17Ser Betaseron Cetus-Triton rIFN-g Immuueron Biogen rIFN-g Actimmune Genetech自然rIFN-b东丽Namalva干扰素Welferon Welcome LeIFN多个国家公司，包括我国成都生研所＊

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*纯度为0.5%-1%，其他制剂纯度均在95%以上。

在上述干扰素制剂中，除HuIFN-g主要治疗类风湿性关节炎、HuIFN- b因有较强组织结合作用而要静脉注射使用等较为特殊外，不同亚型a干扰素的使用情况分析如下：（一）IFN-2a，2b，1b制剂临床应用情况根据国外使用rIFN-2a，2b，我国使用1b的经验，已经表明我国研制的IFN- a1b干扰素具有许多优点。

(1) 使用同等剂量，IFN-a1b的副反应明显地低于IFN-2a，2b而治疗效果相同。

(2) 正常人体白细胞经病毒刺激后诱生干扰素的主要亚型为IFN- a1，其次是a2，干扰素作为一种生物治疗制剂，理论上讲，愈接近自然状况的应当是最好。试验已经证明，IFN-2a 的产生抗体的机率比2b要高3倍以上，因为IFN- 2a是从骨髓瘤细胞中诱生的，而IFN-a2b 是从正常人体白细胞诱生的。

(3) IFN-a1可以增加周围血单抗细胞MHCⅡ的表达，而IFN-a2则否。

(4) 在体外IFN-a1b在人WISH细胞的抗病毒滴度虽比α2a或α2b低约30倍，但在MBDK