動物干擾素的研究進展

王 照，王 磊，李天松，王勝樂，王鐵鋒，高玉偉，黃 耕，王鐵成，楊松濤，王化磊，夏咸柱

（1.吉林農業(yè)大學，吉林長春 130118；2.軍事醫(yī)學科學院軍事獸醫(yī)研究所，吉林長春 130122；3.吉林省地方病地防治研究所，吉林白城 137000；4.白城師范學院，吉林白城 137000）

自從1957年干擾素被發(fā)現(xiàn)以來，有關干擾素的研究投入正在不斷加大[1]。正是因為它的抗腫瘤和抗病毒能力，科研工作者將攻克很多疑難絕癥的希望放在了干擾素上。1980年國際干擾素委員會定義了干擾素：干擾素是一類在同種細胞上具有抗病毒活性的蛋白質，其活性的發(fā)揮又受細胞基因組的調節(jié)和控制，涉及RNA和蛋白質的合成。由此，很多科研人員在干擾素作用機理、功能結構和醫(yī)療用方面對干擾素展開了長期深入的研究，尤其是現(xiàn)代生物學各種實驗技術的建立，使得對干擾素的研究更深更廣。很多科研工作將干擾素的研究側重點放在了人干擾素中，目前人干擾素的臨床醫(yī)用制劑也在陸續(xù)投入使用，對于動物干擾素的研究和臨床醫(yī)用制劑的開發(fā)研制還處于相對緩慢的狀態(tài)，本文就動物干擾素的研究現(xiàn)狀做了詳細的概述，以期望為動物干擾素的研究提供幫助。

1 動物干擾素的分類

動物干擾素的分類鑒定工作主要在哺乳動物中展開，目前按國際標準已經得到三大類干擾素，每一類干擾素有不同型，每一型又可被分成不同的亞型，其中Ⅰ類干擾素（IFN-Ⅰ）包括IFN-α、IFN-β、IFN-ω、IFN-τ、IFN-δ、IFN-κ、人IFN-ε、IFN-ζ，其中IFN-τ發(fā)現(xiàn)于反芻動物滋養(yǎng)層[2]，IFN-δ發(fā)現(xiàn)于豬孕體的滋養(yǎng)外胚葉[3]；Ⅱ類干擾素（IFN-Ⅱ）中只包括IFN-γ，它的主要作用是激活巨噬細胞的殺滅微生物的作用[4]；Ⅲ類干擾素（IFN-Ⅲ）指IFN-λ，分IFN-λ-1，2和3三個亞型，也稱為IL-28A，IL-28B和IL-29，與IFN-Ⅰ相似，IFN-Ⅲ主要在對病毒的自然免疫中在為數(shù)不多的幾種細胞中起作用[5]。

2 動物干擾素的差異性

動物干擾素在分類上雖然大體上分為三大類，但是與人干擾素不同，動物種類多，而在不同動物中得到的干擾素其在基因序列上有較大差異，例如：國內夏春、汪明等[6]研究發(fā)現(xiàn)犬IFN-α與豬、貓和雞干擾素同源性均低于30%，提示我們，對于動物干擾素的研究工作需要具體到種屬上，同時也提示我們，動物在不同條件下經過長期的進化，形成了每種動物獨特的生理特性，這是導致動物干擾素種間差異較大的一個原因，而隨著多種動物類似的飼養(yǎng)管理模式和動物的繼續(xù)進化，動物干擾素在結構和功能上可能也會有所改變，抓住這種進化規(guī)律，打破動物干擾素種間差異也將成為可能。

3 動物干擾素的作用機制

干擾素在動物機體內的表達受基因的調控，動物細胞由于病毒或非病毒性誘生劑作用后，便可解除干擾素基因抑制物的作用，使基因得以表達，合成干擾素[7]。合成的干擾素再與特異的細胞受體結合，通過細胞因子的信號傳遞從而使細胞相應基因激活，產生的作用主要表現(xiàn)在三個方面：（1）抗病毒作用，主要是通過間接作用誘發(fā)多種蛋白因子ADAR、PKR、MX、OAS、RNaseL等發(fā)揮抑制病毒翻譯、降解病毒RNA、抑制病毒復制和病毒外殼形成來實現(xiàn)抗病毒作用[8]；（2）抗細胞增殖作用，可調節(jié)增加MHC的表達，激活NK細胞和T細胞，抑制腫瘤細胞血管的生成，從而起到抗腫瘤細胞分化增殖的作用[9]；（3）免疫調節(jié)作用，可增強免疫球蛋白IgG的受體表達激活并加強巨噬細胞的吞噬作用，及T細胞、B細胞的激活作用，也可增殖NK細胞，提高動物機體的天然免疫系統(tǒng)的免疫作用。

4 動物干擾素的基因工程研究

基因工程改造和生產干擾素是現(xiàn)在研究的一個重點，由于動物干擾素直接生產成本高、種間差異大和干擾素在動物體內不能長期穩(wěn)定存在等原因，需要對其進行基因工程生產和改造，另外，干擾素動物分泌量低，所以研究利用基因工程方法，大批量制備高效高純的干擾素也是研究方向之一?，F(xiàn)在國際上大部分采用酵母等真核生物細胞作為干擾素的表達系統(tǒng)[10]，從理論上說更加接近于實際臨床動物中的應用，國內目前還主要采用大腸桿菌、乳酸菌等原核生物細胞作為干擾素的表達系統(tǒng)和生物發(fā)酵器[11]。

5 動物干擾素的臨床應用

現(xiàn)在動物干擾素在獸醫(yī)臨床上的應用還處于初級階段，只用于一些常見的難以治愈的病毒性傳染病，一般用于緊急應急，當接種某一疫苗后而免疫效力還未產生的一段時間內，輔助接種干擾素會起到緊急防治病毒性傳染病的效果[12]。在臨床應用性研究方面，國內外主要致力于提高干擾素效率、延長干擾素機體內半衰期和擴大動物干擾素的效力范圍?，F(xiàn)在應用最多的是豬干擾素制劑，可是有研究表明豬干擾素制劑在對禽類、犬類疾病時效果并不理想，尤其是對犬類疾病時完全無效[13]，而對于犬干擾素，由于專利的申請，限制了犬干擾素醫(yī)藥制劑的研發(fā)[14]，而隨著犬類動物在人類生活中越來越重要的作用，加速研發(fā)犬干擾素醫(yī)藥制劑，更好的防治犬類疾病已經成為研究的重點方向之一，可見動物種間差異對干擾素應用方面帶來的影響較大[15]。為了提高干擾素效率、延長半衰期，很多學者嘗試通過不同的方法進行研究，除基因工程改造外，還有學者通過設計新的干擾素載體來進行干擾素體內保護，使其作用效力更加穩(wěn)定持久，其中日本學者研發(fā)的長效淋巴細胞樣干擾素皮下應用劑型干擾素制劑就得到了很好的效果[16]。為了擴大干擾素的效力范圍，科研工作還在向著研究不同種屬動物干擾素間結構、功能及調控因素等方面的關系，力求找到所有動物干擾素的共同點，加以利用開發(fā)，爭取制備出新型的廣譜、高效干擾素臨床醫(yī)用制劑。

6 展望

動物干擾素的臨床使用率和醫(yī)藥制劑的研發(fā)工作要遠遠落后于人干擾素的應用和研究，這可能和幾個方面有關系：一是成本問題，高純高效的干擾素制劑其成本較高，對于基層的畜牧業(yè)生產者是較重的經濟負擔；二是干擾素藥效持久性問題，干擾素屬公泌蛋白，攝入動物機體后，短時間內易被消化降解，造成干擾素的全部療效還沒有發(fā)揮出來就已經失效浪費，達不到預期的效果；三是種間差異的限制，研究表明干擾素在同源性方面，不同的動物種間差異較大，而市場上的動物干擾素制劑種類很少，主要是豬、牛干擾素最常見，從而對動物疾病的對種對癥治療帶來了限制；四是目前市場上常用的基因工程干擾素醫(yī)藥制劑，雖然在對病毒效價、藥力持久性方面都有所改良，但是有資料顯示，基因工程干擾素較天然型干擾素更易引發(fā)動物機體的抗干擾素中和抗體，從而使干擾素失效，為今后疾病的防治帶來困難。所以，應對這些問題，科研工作者對降低干擾素醫(yī)用成本、延長干擾素動物體內半衰期、開發(fā)更多種動物干擾素醫(yī)藥制劑、減少動物抗干擾素中和抗體產生機率方面的研究應該加大力度。

干擾素在腫瘤、病毒等疾病的防治方面，已經顯示出了其獨有的優(yōu)越性，而隨著干擾素研究工作的深入，人們發(fā)現(xiàn)干擾素在治療范圍、用藥量、動物體內半衰期、動物種間差異等方面都有待進一步研究。對于干擾素未來的研究，越來越多的研究者提出應用基因重組等生物工程方法，對干擾素蛋白進行改造，所制備出來的基因工程干擾素有望解決干擾素應用方面的問題，也有學者就干擾素的誘生表達系統(tǒng)進行著改良研究，力求建立一種能夠更加高效、穩(wěn)定表達制備干擾素的系統(tǒng)，為今后干擾素人醫(yī)、獸醫(yī)方面醫(yī)藥制劑的深入研究和廣泛使用奠定基礎，為從根本上防治生物重大疾病帶來了希望。

[1] 楊漢春.動物免疫學[M].2版.北京：中國農業(yè)大學出版社，2003.

[2] Rogez C，Martin M，Dereuddre-B N，et al. Anti-human immunodeficiency virus activity of tau interferon in human macrophages： involvement of cellular factors and beta-chemokines[J].J Virol，2003，77（23）：12914-12920.

[3] 侯云德.干擾素及其臨床應用[M].南京：江蘇人民科技出版社，1981.

[4] Siegal P F，Kadowaki N，Shodell M，et al.The nature of the principal type 1 interferon-producing cells in human blood[J].Science，1999，284（5421）：1835-1837.

[5] Sheppard P，Kindsvogel W，Xu W，et al. IL-28，IL-29 andtheir class II cytokine receptor IL-28R[J].Nat Immunol，2003，4（1）：63-68.

[6] 夏春，汪明，夏兆飛.拉布拉多犬和德國牧羊犬干擾素alpha基因克隆及測序[J].農業(yè)生物技術學報，1999，7（3）：245-247.

[7] 張永.干擾素的分子生物學機制研究進展[J]海峽藥學，2007，19（1）：7-10.

[8] Dorr R T. IFN-α in malignant and viral Diseases：A review.Drugs，1993，45（2）：179-211.

[9] Stark，G R，Kerr I M，Williams B R，et al.How cells respond to interferons[J].Annu Rev Biochem，1998，67：227-264.

[10] Osamu T，Itsuki W，Yuto H，et al.Cloning and Expression of Canine Interferon-αGeges in Escherichia coli[J].J Vet Med Sci，2005，67（10）：1059-1062.

[11] 王艷，王海震，曹瑞兵，等．犬α干擾素基因的高效表達及其活性測定[J]. 中國病毒學，2005，20（2）：189-192.

[12] Liliana M E，F(xiàn)inocchiaro M S，Maria L G，et al. Villaverde，Cytokine-enhanced vaccine and interferon-β plus suicide gene as combined therapy for spontaneous canine sarcomas[J].Res Vet Sci，2011，91（2）：267-276.

[13] 王彥彬.豬干擾素α和γ在桿狀病毒/昆蟲細胞系統(tǒng)中表達及重組蛋白初步應用[D].鄭州：河南農業(yè)大學，2008.

[14] 劉新垣.干擾素研究及其重大突破性研究進展[J].中國處方藥，2004（7）：33-35.

[15] 王燕.犬干擾素的基因工程研究進展[J].山東畜牧獸醫(yī)，2009（3）：50-51.

[16] 朱全剛.抗乙肝、丙肝病毒的研究[J].國外醫(yī)學藥學分冊，1994，21（2）：114.