I型干扰素自身抗体足迹揭示中和机制并允许抑制性诱饵设计

Type I interferon autoantibody footprints reveal neutralizing mechanisms and allow inhibitory decoy design

作者信息Kevin Groen, Roger Kuratli, Jannik Enkelmann, Sonja Fernbach, Pedro D Wendel-Garcia, Willy I Staiger, Marylène Lejeune, Esther Sauras-Colón, Ferran Roche-Campo, Paraskevas Filippidis, Andri Rauch, Swiss HIV Cohort Study, Alexandra Trkola, Huldrych F Günthard, Roger D Kouyos, Silvio D Brugger, Benjamin G Hale, Irene A Abela, Karoline Aebi-Popp, Alexia Anagnostopoulos, Manuel Battegay, Enos Bernasconi, Dominique Laurent Braun, Heiner C Bucher, Alexandra Calmy, Matthias Cavassini, Angela Ciuffi, Günter Dollenmaier, Mattias Egger, Luisa Elzi, Jan Fehr, Jacques Fellay, Hansjakob Furrer, Christoph A Fux, Huldrych Fritz Günthard, Anna Hachfeld, David Haerry, Barbara Hasse, Hans H Hirsch, Matthias Hoffmann, Irene Hösli, Michael Huber, David Jackson-Perry, Christian R Kahlert, Laurent Kaiser, Olivia Keiser, Thomas Klimkait, Roger Dimitri Kouyos, Helen Kovari, Katharina Kusejko, Niklaus Labhardt, Karoline Leuzinger, Begogna Martinez de Tejada, Catja Marzolini, Karin Jutta Metzner, Nicolas Müller, Johannes Nemeth, Dunja Nicca, Julia Notter, Paolo Paioni,
PMID40111224
期刊J Exp Med
发布时间2025-06
DOI10.1084/jem.20242039

实验完整度

高

研究包含多个独立证据层级:footprint profiling、BLI结合实验、诱饵中和实验、病毒复制实验及离体清除实验,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

A549细胞 A549干扰素报告细胞(AIR细胞) HEK293T细胞 患者血浆样本(老年HIV-1队列、COVID ICU队列)

重点核对

血浆样本队列:Aged队列(A1-A12)和COVID ICU队列(C1-C12) IFNα2突变体(R144A/E146A、R33A/R120E)与IFNω突变体(R35A/R123E) BLI实验中使用25 nM IFNα1和100 nM IFNAR2等浓度 病毒实验中的MOI(如H5N1-GFP为0.1 PFU/细胞) 内毒素、尿素浓度等条件

摘要

中和I型干扰素(IFN-Is;IFNα或IFNω)的自身抗体(autoAbs)会加剧严重的病毒性疾病,但尚无特异性治疗方法。通过足迹分析,我们描绘了来自老年HIV-1感染者和重症COVID-19患者的含中和性IFN-I自身抗体的血浆中普遍识别的两个主要IFN-I表面。这些表面与IFN-I中独立地对于结合IFNAR1/IFNAR2异二聚体至关重要的区域重叠,中和性血浆在体外有效地阻断了IFN-I与两个受体亚基的相互作用。相比之下,含非中和性自身抗体的血浆仅限制IFN-I与一个受体亚基的相互作用,并表现出相对较低的IFN-I结合亲合力,因此可能阻碍中和功能。通过迭代工程改造信号惰性突变IFN-I(simIFN-Is),保留主要自身抗体靶标,创造了有效诱饵,可阻止自身抗体血浆对IFN-I的中和,并恢复IFN-I介导的抗病毒活性。此外,微粒偶联的simIFN-Is可有效从血浆中清除IFN-I自身抗体,而不影响抗病毒抗体。我们的研究揭示了IFN-I自身抗体的作用机制,并展示了一种减轻其致病效应的概念验证策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
中和性I型干扰素自身抗体如何通过阻断IFN-I与受体结合来发挥致病作用,以及能否通过设计诱饵分子来恢复IFN-I的抗病毒功能。
核心机制
中和性抗IFN-α自身抗体识别IFNα上的两个主要表位(R1和R2足迹),分别与IFNAR1和IFNAR2结合位点重叠,通过阻断IFN-α与IFNAR1和IFNAR2的相互作用来中和IFN-α功能;抗IFN-ω自身抗体采用类似机制。非中和性自身抗体仅阻断单个受体亚基结合,且亲合力较低。
主要证据
通过Western blot和HiBiT-qIP分析绘制IFNα2足迹,BLI实验证明中和性血浆阻断IFNα1和IFNω与IFNAR1/IFNAR2的结合,功能实验显示simIFNα和simIFNω作为诱饵恢复IFN-I活性,病毒复制实验证实恢复效果。
研究意义
该研究提出了一种概念验证策略,利用simIFN-I诱饵中和自身抗体或特异性清除血浆中的自身抗体,为治疗抗IFN-I自身抗体相关的重症病毒性疾病提供潜在方案,并可应用于靶向自身抗体产生B细胞。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

抗IFNα自身抗体足迹分析

鉴定中和性抗IFNα自身抗体识别的IFNα2上的关键残基。

使用截短和点突变的IFNα2蛋白(带eGFP/V5或HiBiT标签)进行Western blot和qIP分析,确定R1和R2足迹。

2

中和机制验证

验证中和性自身抗体是否通过阻断IFN-I与受体结合发挥作用。

利用BLI实验检测IFNα1和IFNω与IFNAR1/IFNAR2的结合,并观察血浆或单抗对结合的影响。

3

simIFN诱饵设计

设计信号惰性但保留自身抗体表位的突变IFN-I,用于中和自身抗体。

对IFNα2进行点突变筛选,确定R33A/R120E突变体(simIFNα)无信号活性且保留自身抗体结合能力;同理构建IFNωR35A/R123E(simIFNω)。

4

诱饵功能验证

验证simIFN-I能否作为诱饵阻止自身抗体中和IFN-I,并恢复抗病毒活性。

将simIFNα或simIFNω与血浆预孵育,再加入IFNα2或IFNω,检测AIR细胞活性;或进行病毒复制实验。

5

自身抗体清除实验

评估simIFNα耦联微球能否特异性清除血浆中的抗IFNα自身抗体。

将Avi-tagged simIFNα固定于链霉亲和素磁珠,与血浆孵育,检测清除后抗体水平和中和活性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco15140-122
FuGENE HD转染试剂PromegaE2311
EnduRen活细胞荧光素酶底物PromegaE6481
Novus公司重组人IFNα2Novus BiologicalsNPB2-34971
Novus公司重组人IFNωNovus BiologicalsNBP2-35893
PE标记小鼠抗人IgG抗体----
Bolt 4-12% Bis-Tris Plus预制胶Thermo Fisher ScientificNW04120
硝酸纤维素膜Amersham10600008
β-肌动蛋白抗体Santa Cruzsc-47778
V5标签抗体Bio-RadMCA1360
Avi标签抗体Bio-TechneMAB10546
HiBiT标签抗体PromegaN7200
IRDye 800CW山羊抗小鼠IgGLi-COR Biosciences926-32210
IRDye 800CW山羊抗兔IgGLi-COR Biosciences926-32211
IRDye 800CW山羊抗人IgGLi-COR Biosciences926-32232
IRDye 680RD山羊抗小鼠IgGLi-COR Biosciences926-68070
蛋白G琼脂糖珠Cytiva17061801
Nano-Glo HiBiT裂解检测系统Promega--
His标签IFNAR1蛋白ACROBiosystemsIF1-H5225
His标签IFNAR2蛋白ACROBiosystemsIF2-H5224
Fc标签IFNα1蛋白ACROBiosystemsIFA-H5258
Ni-NTA生物传感器Sartorius18-5101
TPCK-胰蛋白酶----
H5N1-GFP病毒----
Rontalizumab单抗Thermo Fisher ScientificMA5-41908
Sifalimumab单抗Thermo Fisher ScientificMA5-41904
抗IFNα抗体BD Biosciences551795
抗IFNω抗体Novus BiologicalsNBP3-06154

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
抗IFNα自身抗体足迹分析
血浆样本队列(Aged和COVID ICU)及中和状态;IFNα2突变体类型;Western blot和qIP实验条件
阅读提示:Methods:Plasmids、Western blotting、HiBiT-based qIP assays;Figure 1、2、3
中和机制验证(BLI)
IFNα1和IFNω浓度;IFNAR1/IFNAR2浓度;血浆稀释度;孵育时间
阅读提示:Methods:BLI;Figure 4、5
simIFN诱饵功能验证
simIFNα/simIFNω的表达和纯化条件;血浆稀释度;IFN-I浓度;AIR细胞检测条件
阅读提示:Methods:simIFN-based IFN-I competition assays;Figure 7、8
病毒复制实验
病毒株(H5N1-GFP、PIV2-GFP等);MOI;A549细胞预处理时间和IFN-I浓度;GFP监测时间
阅读提示:Methods:Cells and viruses、simIFN-based IFN-I competition assays;Figure 9
自身抗体清除实验
simIFNα耦联微球的制备;血浆稀释度;孵育时间;检测抗体方法
阅读提示:Methods:simIFN-based autoAb depletion assays;Figure 7H、7I