摘　要：干扰素是一种具有广谱抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等活性的细胞因子，能通过多种机制影响肿瘤细胞功能，促进免疫细胞的活性。干扰素是一个大的基因家族，可分为3型，主要包括IFN-α、IFN-β和IFN-γ等。基因工程干扰素已广泛地应用于病毒和肿瘤性疾病的临床治疗，取得了明显疗效。科研工作者在研究其作用机理及治疗效果外，也在不断探索基因工程干扰素在临床应用方面的新途径，改善和提高临床治疗效果。

关键词：干扰素；抗病毒活性；抗肿瘤免疫

干扰素( Interferon，IFN)是由英国科学家Isaacs于1957年利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感病毒干扰现象时首先发现的[1]。干扰素是由脊椎动物细胞产生的一类分泌型糖蛋白，具有广谱抗病毒和增强免疫应答的作用，在免疫应答调控中处于中心地位。干扰素在生物体中普遍存在，现已经证明在人及小鼠、羊、兔、犬、鼬等哺乳动物，以及大量野生动物、鱼类、龟类和昆虫等都有干扰素类似物质存在。干扰素在医学和兽医学临床方面疗效显著，为病毒性和肿瘤性疾病的治疗带来了新的希望。科研工作者除研究其基因结构、作用机理外，也在不断探索基因工程干扰素的临床应用，改善和提高临床治疗效果。

1　干扰素的分类和生物学活性

IFN蛋白家族基于它们的基因序列、染色体定位和受体特异性[2]分为3型，即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型干扰素，Ⅰ型包括IFN-α、β、ω、ε、κ [3]、δ、τ、ζ[4]等，但IFN-δ、τ、ζ只在猪、牛、反刍动物和鼠体内检测到，在哺乳动物中IFN-α/β是多基因家族，IFN-α包括25个以上的亚型[5]。Ⅱ型干扰素由单基因家族IFN-γ构成，又称为免疫干扰素。Ⅲ型干扰素是一种新发现的细胞因子，与Ⅰ型干扰素关系密切，称为IFN-λ[6-7]，研究认为Ⅲ型干扰素有特殊的生理学功能[8]。干扰素本身并非直接抗病毒物质，其抗病毒作用体现在多方面。IFN对于病毒复制的任何阶段都具有靶向作用，包括穿入、转录、RNA稳定性、翻译起始、成熟、装配和释放过程。

2　基因工程干扰素的研究

随着基因工程技术的发展，20世纪70年代科学家开始探索研究基因工程干扰素。1980年Derynck，Taniguchi和Weissmann等科学家克隆了人成纤维细胞IFN基因之后，许多哺乳动物的干扰素相继被克隆并进行了生物学功能的研究。如今，除人和猪、犬、牛、马等干扰素成功克隆外，一些野生动物，如大熊猫、白犀牛、鹿、狐、貉、雪貂IFN的基因序列也有成功报道，这为广泛开发基因工程干扰素奠定了基础。

美国食品药品管理局(FDA) 1986年首先批准IFN-α-2a和IFN-α-2b投放市场，基因工程IFN-β、IFN-γ也相继于1990,1993年获准投放市场。1982年，侯云德教授首先开始我国基因工程干扰素的研究工作，建立了无性繁殖系统，于1985年成功表达出干扰素。随后我国学者于1989年又成功研制出中国人基因克隆和表达的基因工程药物——基因工程IFN-α-lb型干扰素。IFN含有由特定的氨基酸残基组成的信号肽，因此在大肠埃希菌中构建表达型重组质粒时，必须去除相应的信号肽编码序列，才能将成熟结构蛋白基因与表达载体连接并转化大肠埃希菌诱导表达相应的融合蛋白。除了大肠埃希菌外，各型IFN基因已在枯草芽孢杆菌、链霉菌及酵母菌中获得高效表达。研究表明，通过工程化大肠埃希菌、酵母和真核细胞(如CHO细胞)表达的重组干扰素具有与天然干扰素高度相似的生物学活性，且纯度更高、性能更稳定。

IFN-α存在多种亚型，其中大多数具有抗病毒活性，是哺乳动物宿主防御病毒感染的重要调节剂。近期研究发现，不同亚型干扰素作用于不同的细胞时表现出不同的生物活性。Tan X M等[9]克隆了大熊猫IFN-α的12个亚型基因。其中IFN-α8、IFN-α4、IFN-α10在293细胞中表现较高的生物学活性，而AmIFN-α11的生物活性较低，IFN-α3、IFN-α4、IFN-α8在B6细胞中表现较高的生物活性，IFN-α3、FN-α7、IFN-α10在K562细胞中有较高的活性。OSsamu TAIRA等克隆了5个犬IFN-α基因亚型，并在大肠埃希菌中成功表达rCaIFN-α7和rCaIFN-α8，发现rCaIFN-α8具有更高的抗VSV的活性。在MDCK细胞上，rCaIFN-α8对CAV-1活性高出对VSV活性的33倍～666倍，但对于CHV-1不表现任何抗病毒活性。Wonderling R等[10]克隆了猫IFN-α的5种亚型的cDNA，其氨基酸同源性在95%～99%之间。通过Western blot分析，5个feIFN-α亚型均能在CHO细胞中表达，多数产物都经过糖基化处理。当转化CHO细胞时，feIFN-α亚型均具有明显抗病毒活性。在毕赤酵母中成功表达了feIFN-α6，分泌的成熟肽具有明显的抗病毒作用。

以上这些事例说明，干扰素在不同的动物细胞上表现的生物学活性具有明显差异，通过研究找到这种差异，对于开发具有抗病毒和抗肿瘤活性的基因工程干扰素具有重要意义。干扰素基因工程的发展不但为干扰素的大量生产提供了新方向，而且大大丰富了对干扰素遗传结构和化学组成的认识，使干扰素的人工合成有了可靠的理论基础，并为阐明干扰素组成和功能的关系，探索干扰素的特殊功能奠定了基础。

3　干扰素在医学临床中的应用

在医学临床方面，IFN常用于病毒性疾病、肿瘤和自身免疫性疾病的治疗，并且是惟一个被FDA批准治疗慢性丙型肝炎的药品。病毒唑联合IFN-α治疗丙型肝炎，对于40%慢性丙型肝炎患者具有不同程度的疗效。新开发的一种药物聚乙二醇干扰素，由于其独特的药动学特点，在机体内耐受性要优于普通干扰素[11]，临床试验中显示出比普通干扰素更好的疗效。因此，聚乙二醇干扰素联合利巴韦林治疗慢性丙型肝炎被证明是目前的最佳疗法[12-13]。2002年，一种新发现的冠状病毒属成员SARS-CoV引起非典的大范围暴发，一种人工合成蛋白的鸟嘌呤核苷类似物——病毒唑，因其具有广谱的抑制RNA和DNA病毒的作用，被广泛用于SARS病人的治疗，但有报道称病毒唑单独使用不能抑制SARS-CoV在Vero细胞中的复制[14]。而在人的Caco2细胞(人的结肠癌细胞)和Vero细胞中，Ⅱ型IFN-γ和Ⅰ型干扰素((IFN-α，IFN-β)对SARS-CoV具有较好的抗病毒活性[15]。用病毒唑与IFN-β联合给药能够抑制病毒的增殖，其中病毒唑的使用量减少至单独使用量的1/10；IFN-β浓度降低了50倍～2 000倍，免疫抑制治疗实验数据显示较高的协同抗病毒作用。结合治疗的方法不仅减少了单个剂量的用量，而且在早期的SARS治疗阶段中效果明显，可有效地抑制病毒复制，阻止了免疫病理损伤。

在细胞因子家族中，IFN-α是用于肿瘤临床治疗时间最长的纪录保持者。IFN-α家族由至少13个功能性亚型组成，它们拥有同样的受体系统 和相似的生物活性。研究发现它在先天性免疫和适应性免疫方面具有许多重要的功能。IFN-α制剂已在40多个国家得到广泛使用，用于治疗14种以上类型的癌症，包括一些血源性恶性肿瘤，如毛细胞白血病，慢性骨髓白血病，一些B细胞和T细胞淋巴瘤及某些实性肿瘤，如黑色素瘤、肾癌，Kaposi肉瘤[16]。治疗细胞性白血病，有效率达到80%，其机制是可能与肿瘤细胞分化和增殖抑制有关。当前，结晶IFN-α和合成干扰素分子等在内的2代Ⅰ型干扰素已普遍用于临床研究，是治疗癌症更有效的分子。研究发现，Cotylenin A联合IFN-α治疗卵巢癌，能够有效抑制癌细胞增长，对于DNA破坏药物顺铂都难以控制的卵巢癌细胞也是有效的[17]。Daliento L等研究发现IFN-α可以成功治疗肠道病毒引起的心肌炎。Park S K等研究发现，IFN-γ皮下给药治疗陈旧性和慢性肺结核效果不佳。尽管干扰素在临床上使用很广泛，但不能完全的理解为什么干扰素对一些肿瘤治疗效果较低或无效，目前也不清楚临床应用中干扰素在病人体内是否达到最佳反应，新的给药方式能否改进明确的和选择性的抗肿瘤效果。IFN在临床上应用存在以下两个问题：一方面，同一疾病在不同患者的疗效不一致，所以IFN治疗一般需用较大剂量，疗效呈剂量依赖性，但随着剂量的增加，毒副反应也增加；另一方面，重组IFN-α在治疗过程中有时可产生抗体，必须改用其他亚型的IFN-α。临床研究认为，探索干扰素在免疫应答调节和抗肿瘤免疫中的重要作用需要新的方法，比如通过激活DCs/增强T细胞功能制备更多的有效的癌症疫苗，用于治疗和预防癌症发生[18]。而且IFN-α对先前有活性的瘤反应T细胞潜在的杀伤能力具有记忆功能，可引起免疫介导的肿瘤排斥反应。因而，IFN-α和肿瘤联合抗原共给药被认为是癌症免疫疗法比较有希望的途径。

4　干扰素在兽医临床中的应用

在兽医临床应用方面，主要是使用IFN进行预防和治疗病毒和细菌的感染。临床上应用的干扰素主要是从大肠埃希菌中获得的基因重组蛋白，仅表现为单一亚型，如IFN-S-1b。自1981年Vandenbroeck K等首次克隆了猪IFN-γ基因以来，犬、牛、鸡、鸭等动物的干扰素基因也被相继克隆，现已有重组猪、犬干扰素在临床上应用。

国外兽医临床上对干扰素的应用研究已经取得了很大进展。Kazuo Akiuama等用重组牛IFN-α(rBoIFN-α)提高牛免疫调节能力和白细胞功能而间接对牛呼吸道疾病具有预防作用。1994年重组猫IFN-ω(商业名称为INTERCAT)被批准作为兽医上第一个使用的治疗猫杯状病毒感染的抗病毒制剂。1995年Tateyama等研究发现猫的干扰素与犬的极为相似，可结合犬细胞表面干扰素受体，从而激活了抗病毒免疫，增强对犬肿瘤细胞系的抑制作用。1997年日本批准重组猫IFN-ω用于治疗犬细小病毒感染，1999年Tomonori的研究进一步确认了rFeIFN-ω对犬细小病毒的治疗作用。2002年Martin V等[19]用Toray公司生产的重组rFeIFN-ω治疗CPV-2病毒感染的犬，治愈率达到66.7%，这一结果说明rFeIFN-ω对犬病毒感染具有明显的治疗效果。2006年，Pedrettia E等[20]研究发现，低剂量的人IFN-α治疗猫免疫缺陷病，能明显提高试验感染AIDS猫的存活率，CD8＋T细胞数量增加，这也说明了非自身的干扰素在治疗感染性疾病中也能起到重要作用。

干扰素具有抑制病毒复制和调节免疫的功能，除用于动物疾病的辅助治疗外，还可作为免疫佐剂，增强特异性免疫应答。1995年Digby和Lowenthal等证实鸡IFN-γ具有作为疫苗佐剂的潜力。1998年Lowenthal等将重组鸡干扰素和抗原联合免疫，增强了二次抗体免疫应答，联合免疫抗体水平明显高于单独免疫。重组鸡干扰素的使用不仅减少了免疫原的剂量，而且明显增加了血清转化率。Schiyins V E等[21]用破伤风毒素作为细菌抗原模型免疫3周龄的鸡，发现重组鸡IFN和IL-1β质粒在体液免疫应答中产生免疫调节能力，重组大肠埃希菌表达的鸡IFN-α/β和IFN-γ促进了初次及二次抗体应答。

在国内，基因工程干扰素已经由单一成分发展为多成分、多功能制剂。由单独的犬、猫、猪和鸡基因工程干扰素发展为广泛应用于禽、猪、鸭、犬、牛、狐貉专用基因工程(IFN-α＋IFN-γ)干扰素抗病毒制剂，用于新城疫、禽流感、传染性法氏囊病、传染性喉气管炎、传染性支气管炎、鸭肝炎、猪无名高热、圆环病毒感染、猪瘟、猪流行性腹泻、犬瘟热、犬副流感、犬疱疹病毒感染、犬腺病毒病、犬细小病毒病等病毒性疾病的预防和治疗。在实际应用中，干扰素活性功能并不能完全发挥出来，需要在实际中逐步优化干扰素的使用方法和条件。例如，可以采用药物控释技术将干扰素制作成胶囊或者纳米粒子，与适宜载体结合，作为保健型饲料药物添加剂使用，或用干扰素配合抗生素及抗病毒药物对患病动物进行治疗，更能显著提高对患病动物的治愈率。

5　展望

干扰素是一种促炎细胞因子，广泛应用于多种疾病的治疗，包括病毒感染、血细胞增生性疾病和皮肤恶性肿瘤。在过去的50年里，研究更倾向于IFN多样的生物学活性的研究，IFN能通过不同的刺激物作用于肿瘤细胞，诱导细胞凋亡。在IFN联合诱导产生IL-2的细胞因子治疗癌症的过程中能观察到自身免疫反应，而自身免疫常与肿瘤免疫伴随出现，因此干扰素参与的自身免疫对于疾病的治疗非常有益[22]。在研究中出现的主要问题是如何发展一种策略，优化抗肿瘤细胞的直接免疫应答，同时要尽可能限制对正常组织的免疫攻击。在这点上，为使癌症免疫治疗策略更精确和敏感，最重要的是精确测定细胞因子和癌症疫苗结合的准确性，而且选择合适的干扰素表达载体也是研究的重点。不利的是，IFN经常会诱导抑郁症的发生，导致其使用量的减少，甚至是治疗中断。因此，早期阶段必须对干扰素诱导抑郁进行诊断，明确这种抑郁是否与IFN诱导的贫血或甲状腺功能不全相关。另外，干扰素诱导的抑郁症对于抗抑郁的药物具有高度反应性，较低剂量就可快速治愈。所以干扰素引起的抑郁不会成为干扰素治疗病毒和肿瘤疾病的障碍[23]。

总之，随着人们对干扰素研究的不断深入，尤其是在分子生物学方面的研究，干扰素的分子结构、理化特性、生物学特性、产生和作用机理不断得到阐明。在未来的临床研究中，干扰素独特、多样的生物学效应是开发这种细胞因子治疗优势的基本点，将干扰素与癌症疫苗或病毒疫苗结合使用，通过选择合适的剂量和给药方法，可能是在机体内产生最佳的和持久的抗癌应答及抗病毒应答的重要途径。