研究背景
Type I IFN是人体抵御外界病毒感染的重要免疫因子。当人体遭遇病毒感染时，识别受体蛋白pRRs激活TANK结合激酶1（TBK1），进而活化INF调控因子IRF3而诱导type I IFN 的生成。Type I IFN然后结合下游受体激活基因表达而使人体通过免疫反应对抗病毒。然而，Type I IFN的生成量是受到严格的控制，以防因为过多而引起免疫失衡。但是，有关Type I IFN适量生成的潜在调控机制目前还不是很清晰。近日，著名免疫学家、中国科学院院士曹雪涛教授课题组的研究人员通过一系列的筛选和验证，找到了反馈调控Type I IFN生成的miRNA分子，为我们更好的理解人体抗病毒免疫过程提供了理论基础。
研究结果
1.病毒感染引起的免疫反应miRNA筛选
该课题组先前的研究结果表明水泡性口炎病毒VSV感染后会引起巨噬细胞中miR-27a表达的下调。但是，miR-27a的下调对机体抗病毒免疫反应的作用机制还不清楚。因此，研究人员首先分析了VSV感染对miR-27a表达的时间与计量效应。结果显示，在VSV感染24h后，miR-27a的表达下调达到峰值。当感染SeV后，效果也类似。当感染其他病原体或分子：HSV，IAV，TLR agonists LpS等时，miR-27a的表达都下调。除了巨噬细胞外，研究人员也发现，VSV感染后，pBMCs，骨髓树突状细胞，血浆树突状细胞，人单核细胞和THp1细胞中的miR-27a表达都会下降。该结果表明病毒感染可以显著下调免疫细胞中的miR-27a表达。该研究中Agilent whole mouse genome microarray 4X44K chips服务由上海伯豪生物技术有限公司提供。
2.miR-27a下调的调控机制
在免疫反应中，miRNAs通常是受到Type I IFN抗病毒通路的调控。当用IFN-α处理巨噬细胞后，miR-27a的表达显著下调，同时表现出时间和计量效应。但在IFNAR缺陷巨噬细胞中，miR-27a表达没有降低。另外，抑制STAT1可以有效减弱miR-27a和其前体的表达下调。因此，该结果表明病毒感染引起的miR-27a下调依赖于IFN/JAK/STAT1 pathway。
已有研究表明转录因子RUNX1正调控miR-27a的表达，研究人员发现，当用IFN-α处理巨噬细胞后RUNX1表达降低，同时依赖于STAT1调控的信号通路。此外，当把STAT1knockdown后阻塞了IFN-α诱导的RUNX1和miR-27a表达下调，在IFN-α处理后在RUNX1knockdown时，也不会抑制miR-27a的表达。过表达RUNX1阻塞了由于VSV感染或者IFN-α处理引起的miR-27a表达下调。
以上结果表明IFN/JAK/STAT1信号通过抑制RUNX1的表达而诱导下游miR-27a的下调。
3.miR-27a下游调控影响
VSV感染引起miR-27a表达下调，那么下游会引起什么变化呢？研究人员分别过表达和抑制了细胞中miR-27a的表达。结果显示过表达miR-27a促进VSV诱导的Type I IFN生成，而抑制miR-27a表达抑制了VSV诱导的Type I IFN生成。因此，miR-27a正向调控VSV诱导的Type I IFN的生成。
为了探究由于VSV诱导下调miR-27a引起的宿主细胞的影响，研究人员检测了感染后巨噬细胞中病毒的复制情况。结果显示，过表达miR-27a抑制了病毒的复制，而抑制miR-27a促进了VSV的复制。该结果表明低的miR-27a水平使宿主细胞中病毒的复制更加高效。
因此，研究人员认为VSV诱导miR-27a下调可以反馈抑制Type I IFN生成，进而使得VSV能在宿主巨噬细胞中复制。
4.miR-27a调控靶基因及作用机制
一般认为，miRNAs通过靶向下游基因抑制其表达。因此，要想解释miR-27a调控Type I IFN生成，就要找到miRNAs直接作用的靶基因。运用Aglient 4X44K 小鼠表达谱芯片，研究人员检测了过表达miR-27a相比对照的差异表达基因，发现下调最严重的两个基因分别为Siglec1和TRIM27。对所有差异基因进行通路分析发现胞质DNA感应，自噬，TLR和RIG-like 受体通路显著富集。靶基因预测也显示Siglec1和TRIM27的CDS区域包含miR-27a的结合位点。荧光报告系统显示miR-27a可以显著下调Siglec1和TRIM27的表达水平。因此，该结果表明Siglec1和TRIM27是miR-27a的直接靶基因。
那么，信号调控通路来说，他们是否是直接的作用靶点而影响下游表型呢？实验表明，VSV诱导的miR-27a抑制Type I IFN生成而增加VSV复制的表型可以被Siglec1或TRIM27knockdown所消除。当过表达Siglec1或TRIM27时，可以显著增加Type I IFN生成而抑制VSV复制。因此，Type I IFN诱导的miR-27a下调，反过来负调控了Siglec1或TRIM27的表达，最后反馈抑制了Type I IFN的生成。
细胞实验很好的阐述了miR-27a的调控机制。那么，在体内是否是这样的呢？研究人员在转基因小鼠体内进行了验证。结果显示海绵吸附体内miR-27a的转基因小鼠的Siglec1和TRIM27的mRNA表达显著增加。F1代转基因小鼠GS27在感染VSV后，INF-β的生成降低，血液中病毒数量增加。同时，小鼠表现出更严重的病毒感染症状，多核细胞的渗透性和间质性肺炎。该结果表明在体内，病毒诱导的miR-27a下调可以影响Siglec1和TRIM27的表达，进而抑制IFN的生成而影响一系列的免疫反馈机制。
研究结论
该研究表明，在受到病毒感染时，巨噬细胞中体内的IFN/JAK/STAT1/RUNX1信号通路显著下调了miR-27a的表达，而miR-27a的下调增加了其靶基因Siglec1和TRIM27的表达，这种作用又反过来抑制了type I IFN生成这样一种反馈调控的免疫作用机制。该研究为我们理解type I IFN生成的反馈调控机制提供了新的见解。
小结
曹雪涛院士是免疫学领域研究的领军人物，从该课题组的研究中我们也可以看到，他们对于某一个信号调控通路的研究是非常的深入和严谨的。无论是表型的确认，基因功能的阐述，都是正反两个方面，体内体外两个系统去深入挖掘，用充分的数据去阐明某一个生物学问题。曹院士及其课题组这种严谨细致的科研精神，不懈的专研品质值得我们每一个科研人员学习，并向这个方面不断地去努力。
原文出处：Zheng Q, Hou J, Zhou Y, Yang Y, Cao X. Type I IFN-Inducible Downregulation of MicroRNA-27a Feedback Inhibits Antiviral Innate Response by Upregulating Siglec1/TRIM27. J Immunol. 2015 Dec 23
曹雪涛（Xuetao Cao）院士是国际著名的免疫学家。其现任职浙江大学医学院、中国医学科学院、第二军医大学，主要从事肿瘤免疫治疗和分子免疫学方面的研究，曾在树突状细胞的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗研究方面获得重要成果，以通讯作者的身份在Nature Immunology、Nature Communications、Immunity等国内外知名杂志发表论文200多篇。2013年当选为Cell杂志的编委。