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인터페론

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1. 개요

인터페론은 1957년 발견된 항바이러스 단백질로, 면역 체계 조절 및 암 억제 효과를 가진다. 인터페론은 I형(α, β, ω, ε, κ), II형(γ), III형(λ)의 세 가지 주요 유형으로 분류되며, 바이러스 감염, 자가면역 질환, 일부 암 치료에 사용된다. 과거에는 희귀하고 고가였으나, 유전자 조작 기술을 통해 대량 생산이 가능해졌다. 부작용으로는 인플루엔자 유사 증상, 우울증 등이 있으며, 코로나바이러스 감염에 대한 연구도 진행되고 있다.

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인터페론
개요
설명병원체의 존재에 반응하여 숙주 세포에서 방출되는 신호 단백질
상세 정보
유형시토카인
기능항바이러스 반응 유도
면역 체계 조절
관련 질병자가면역 질환

바이러스 감염
종류
유형 I인터페론 알파 (IFN-α)
인터페론 베타 (IFN-β)
인터페론 오메가 (IFN-ω)
인터페론 엡실론 (IFN-ε)
인터페론 카파 (IFN-κ)
유형 II인터페론 감마 (IFN-γ)
유형 III인터페론 람다 (IFN-λ)
치료적 이용
대상 질환만성 간염 B형
만성 간염 C형
특정 종류의
다발성 경화증
작용 기전항바이러스 효과 및 항종양 효과를 통해 질병 진행 억제
분자 정보
유전자여러 유전자 (각 인터페론 유형에 따라 다름)
단백질 도메인PF00143
IPR000471
SM00076
PDOC00225
1au1
1au0
CDD:cd00095
관련 자료
외부 링크Lexico.com 정의
European Journal of Paediatric Neurology 논문
Lancet 논문
Viruses 논문

2. 역사

시드니 페스트카 (러트거스 대학교)가 미국 기술상을 수상하는 모습


인터페론은 1957년 런던의 국립 의학 연구소에서 앨릭 아이작스와 진 린덴만에 의해 처음 기술되었다.[65][66][67] 이 발견은 그들이 연구한 바이러스 간섭의 결과였다. 바이러스 간섭은 세포가 이전에 활성화되거나 열 불활성화된 바이러스에 노출되어 바이러스 성장이 억제되는 것을 말한다. 아이작스와 린덴만은 열 불활성화된 인플루엔자 바이러스에 의해 닭 배아 융모양막에서 생 인플루엔자 바이러스의 성장이 억제되는 시스템을 연구했다. 그들의 실험 결과, 이러한 간섭은 열 불활성화된 인플루엔자 바이러스로 처리된 막의 세포에서 방출되는 단백질에 의해 매개된다는 것을 밝혀냈다. 그들은 1957년에 그들이 발견한 항바이러스 인자를 ''인터페론''이라고 명명하여 결과를 발표했다.[66] 아이작스와 린덴만의 발견은 문헌에서 널리 확인되고 뒷받침되었다.[68]

천연두에 대한 더 효과적인 백신을 생산하기 위한 연구 중에, 도쿄 대학 전염병연구소에서 일하는 두 명의 일본 바이러스학자, 나가노 야스이치와 코지마 야스히코는 UV로 비활성화된 바이러스로 이전에 접종된 토끼 피부나 고환 부위에서 바이러스 성장이 억제되는 것을 발견했다. 그들은 1954년에 "바이러스 억제 인자"를 발견하여 보고하였으며, 일부 "바이러스 억제 인자"가 바이러스에 감염된 조직에 존재한다고 가설을 세우고, 조직 균질화물로부터 이 인자를 분리하고 특성화하려고 시도했다.[69]

독립적으로, 존 엔더스 연구실의 몬토 호는 1957년에 약독화된 소아마비 바이러스가 인간 양막 세포 배양에서 종 특이적 항바이러스 효과를 부여한다는 것을 관찰했다. 그들은 1959년 발표에서 이러한 관찰을 설명하면서 이 역할을 하는 인자를 ''바이러스 억제 인자''(VIF)라고 명명했다.[70]

체세포 유전학을 사용하여 인터페론 작용 유전자와 인터페론 유전자가 서로 다른 인간 염색체에 존재한다는 것을 밝히는 데는 15~20년이 더 걸렸다.[71][72][73] 인간 베타 인터페론의 정제는 1977년까지 이루어지지 않았다. Y.H. 탄과 그의 동료들은 섬유아세포에서 인터페론 유전자를 초유도하여 생물학적으로 활성적이고 방사성 표지된 인간 베타 인터페론을 정제하고 생산했으며, 그 활성 부위에 티로신 잔기가 포함되어 있음을 보였다.[74][75] 탄 연구실은 최초의 아미노산, 당 조성 및 N-말단 분석을 수행하기에 충분한 양의 인간 베타 인터페론을 분리했다.[76] 그들은 인간 베타 인터페론이 비정상적으로 소수성인 당단백질임을 보였다. 이것은 정제 과정에서 시험관에서 시험관으로 또는 용기에서 용기로 제제를 옮길 때 인터페론 활성이 크게 손실되는 것을 설명했다. 분석 결과는 화학적 검증을 통해 인터페론 활성의 현실성을 보여주었다.[76][77][78][79]

인간 알파 인터페론의 정제는 1978년까지 보고되지 않았다. 1978년부터 1981년 사이에 시드니 페스트카와 앨런 왈드만의 연구실에서 발표된 일련의 논문들은 제1형 인터페론 IFN-α와 IFN-β의 정제를 설명한다.[67] 1980년대 초까지, 이러한 인터페론에 대한 유전자가 복제되었고, 인터페론이 바이러스 복제를 방해하는 데 책임이 있다는 추가적인 결정적 증거를 추가했다.[80][81] 유전자 복제는 또한 IFN-α가 많은 관련 유전자 집합에 의해 암호화된다는 것을 확인했다.[82] 제2형 IFN(IFN-γ) 유전자도 이 시기에 분리되었다.[83]

인터페론은 먼저 록펠러 대학교의 브루스 메리필드 박사 연구실에서 고상 펩타이드 합성을 사용하여 한 번에 하나의 아미노산을 수동으로 합성했다. 그는 나중에 노벨 화학상을 수상했다. 인터페론은 1980년까지 부족하고 비쌌지만, 인터페론 유전자가 재조합 DNA 기술을 사용하여 세균에 삽입되어 미생물 배양으로부터 대량 배양 및 정제가 가능하게 되면서 값싸게 되었다.[84] 또는 효모에서 유래되었다. 인터페론은 재조합 포유류 세포에서도 생산될 수 있다.[85]

1970년대 초 이전에, 인간 인터페론의 대규모 생산은 카리 칸텔에 의해 개척되었다. 그는 핀란드 혈액 은행에서 수집한 대량의 인간 백혈구로부터 대량의 인간 알파 인터페론을 생산했다.[86] 대량의 인간 베타 인터페론은 인간 섬유아세포에서 베타 인터페론 유전자를 초유도하여 만들어졌다.[87][88]

칸텔과 탄의 천연 인터페론 대량 생산 방법은 화학적 특성 분석, 임상 시험 및 인간 알파 및 베타 인터페론 유전자를 복제하기 위한 소량의 인터페론 메신저 RNA 준비에 매우 중요했다. 초유도된 인간 베타 인터페론 메신저 RNA는 세투스가 박테리아에서 인간 베타 인터페론 유전자를 복제하기 위해 탄 연구실에서 준비했으며, 재조합 인터페론은 '베타세론'으로 개발되어 다발성 경화증 치료제로 승인되었다. 인간 베타 인터페론 유전자의 초유도는 또한 이스라엘 과학자들이 인간 베타 인터페론을 제조하는 데 사용되었다.

1980년경에, 인터페론이 악성 종양에 효과가 있다는 것이 발견되어, 항암제로 발전해 갔다.

누에[99]햄스터의 체내에 인간의 세포를 이식하고, 그 세포에 C형 간염 바이러스의 유전자를 삽입한 센다이 바이러스를 감염시킴으로써, 인터페론을 생산하는 방법[100][101]을 이용하여 대량 생산이 가능해졌다.

3. 종류

인간과 관계 있는 세 가지 종류의 인터페론이 있으며, 수용체의 종류에 따라 분류된다. 인터페론이 신호를 보내는 면역 수용체 유형에 따라, 인간 인터페론은 세 가지 주요 유형으로 분류된다.


  • 인터페론 I형: 모든 I형 인터페론은 IFNAR1과 IFNAR2 사슬로 구성된 IFN-α/β 수용체(IFNAR)에 결합한다.[5]
  • 인터페론 II형(IFN-γ): 면역 인터페론이라고도 하며 인터루킨-12에 의해 활성화된다.[3] II형 인터페론은 IFNGR1과 IFNGR2 사슬로 구성된 IFNGR에 결합한다.[3]
  • 인터페론 III형: IL10R2(CRF2-4)와 IFNLR1(CRF2-12)로 구성된 수용체 복합체를 통해 신호를 전달한다. I형 및 II형 인터페론보다 최근에 발견되었다.[9]


일반적으로 I형 및 II형 인터페론은 면역 반응을 조절하고 활성화하는 역할을 한다.[3] I형 및 III형 인터페론의 발현은 세포질 및 엔도솜 수용체에 의해 바이러스 구성 요소, 특히 핵산을 인식하면 사실상 모든 세포 유형에서 유도될 수 있지만, II형 인터페론은 IL-12와 같은 사이토카인에 의해 유도되며, 발현은 T 세포 및 NK 세포와 같은 면역 세포로 제한된다.

유전자 재조합형 인터페론과 천연형 인터페론이 있으며, 혈액 내에 오래 머무르도록 하기 위해 기존의 유전자 재조합형 인터페론에 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 결합시킨 페그 인터페론이나 컨센서스 인터페론(CIFN) 등이 있다. 사람에서는 크게 3가지 유형이 있다.[102] 제제명은 모두 판매명이다.

인터페론 종류 및 제제명
종류제제명적응증
IFNα스미페론신장암, 다발성 골수종, 만성 골수성 백혈병, 털세포 백혈병, 아급성 경화성 범뇌염, HTLV-1 척수증, B형 간염, C형 간염, C형 간경변
IFNα오아이에프만성 골수성 백혈병, B형 간염, C형 간염
C-IFNα아드바페론C형 간염
PEG-IFNα2a페가시스B형 간염, C형 간염, C형 간경변
IFNα2b인트론 AB형 간염, C형 간염
PEG-IFNα2b페그인트론C형 간염
ROPEG-IFNα2b베스레미진성 적혈구 증가증
IFNβIFN교모세포종, 수모세포종, 성상 세포종, 악성 흑색종, 아급성 경화성 범뇌염, B형 간염, C형 간염
IFNβ푸에론교모세포종, 수모세포종, 성상 세포종, 악성 흑색종, 아급성 경화성 범뇌염, B형 간염, C형 간경변
IFNβ1a아보넥스다발성 경화증
IFNβ1b베타페론다발성 경화증
IFNγ1a이무노맥스신장암, 만성 육아종증
IFNγn1오감마균상 식육종, 성인 T 세포 백혈병


3. 1. I형 인터페론 (IFN-α, IFN-β, IFN-ω, IFN-ε, IFN-κ)

인간에게 존재하는 I형 인터페론에는 IFN-α, IFN-β, IFN-ε, IFN-κ 및 IFN-ω가 있다.[6] 모든 I형 인터페론은 IFNAR1과 IFNAR2 사슬로 구성된 IFN-α/β 수용체(IFNAR)로 알려진 특정 세포 표면 수용체 복합체에 결합한다.[5]

형질세포양 수지상 세포는 혈액을 순환하며 IFN-α와 IFN-β를 가장 많이 생산한다. 단핵구대식세포도 바이러스 분자 패턴에 의해 자극을 받으면 다량의 I형 인터페론을 생성할 수 있다. I형 IFN-α의 생산은 인터루킨-10으로 알려진 다른 사이토카인에 의해 억제된다. 일단 방출되면, I형 인터페론은 표적 세포의 IFN-α/β 수용체에 결합하여 바이러스가 RNA와 DNA를 생산하고 복제하는 것을 막는 단백질의 발현을 유도한다.[7]

IFN-α는 B형 및 C형 간염 감염을 치료하는 데 사용될 수 있으며, IFN-β는 다발성 경화증을 치료하는 데 사용될 수 있다.[3]

대부분 "인터페론"이라고 하면 I형 인터페론을 지칭한다.[103] I형 인터페론에는 다음과 같은 것들이 있다.

종류세부 종류
IFN-α13종류(1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 13, 14, 16, 17, 21)
IFN-β1종류 - IFN-β1 (※IFN-β2=IL-6)
IFN-ω1종류 - IFN-ω1
IFN-ε1종류 - IFN-ε1
IFN-κ1종류 - IFN-κ



포유류 외에 조류, 파충류, 어류에서도 상동분자가 발견되고 있다. 마우스에서 리미틴(Limitin 또는 IFN-ζ), 등에서 IFN-τ, 돼지에서 IFN-δ가 발견되었다.

3. 2. II형 인터페론 (IFN-γ)

II형 인터페론은 인간의 경우 IFN-γ만으로 구성된다. 면역 인터페론이라고도 불리며, 인터루킨-12에 의해 활성화된다.[3] II형 인터페론은 세포 독성 T 세포와 1형 T 도우미 세포에 의해서도 방출되지만, 2형 T 도우미 세포의 증식을 차단하여 Th2 면역 반응을 억제하고 Th1 면역 반응을 유도한다.[8]

성숙한 IFN-γ는 반대 방향으로 결합한 호모이량체이며, IFNGR1과 IFNGR2 사슬로 구성된 IFNGR에 결합한다.[3]

3. 3. III형 인터페론 (IFN-λ)

III형 인터페론은 IL10R2(CRF2-4라고도 함)와 IFNLR1(CRF2-12라고도 함)으로 구성된 수용체 복합체를 통해 신호를 전달한다. I형 및 II형 인터페론보다 최근에 발견되었으며,[9] 최근 정보는 일부 유형의 바이러스 또는 곰팡이 감염에서 III형 인터페론의 중요성을 보여준다.[10][11][12]

IFN-λ는 3개의 아이소폼(IFN-λ1, IFN-λ2, IFN-λ3)으로 구성된다. 이들은 발견 당시 인터류킨 IL28A, IL28B, IL29로도 명명되었다.[104][105]

4. 작용 기전

인터페론은 바이러스 감염, 세포 발생 등 다양한 상황에서 작동하는 중요한 물질이다. 인터페론의 작용 기전을 간략하게 요약하면 다음과 같다.


  • 항바이러스 및 항암 효과: 인터페론은 바이러스 증식을 억제하고, 암 억제 유전자를 활성화하여 암세포 성장을 억제한다.
  • 면역 세포 활성화: 대식세포와 자연살해세포를 활성화하여 감염 세포나 암세포를 제거하도록 돕는다.
  • 항원 제시 강화: 주조직 적합성 복합체(MHC) I 및 II의 발현을 증가시켜 T 세포에게 외부 침입자 정보를 더 잘 전달한다. 이를 통해 면역 반응이 효과적으로 일어난다.


인터페론은 바이러스나 박테리아, 또는 그들의 생산물(바이러스성 당단백질, 바이러스성 RNA, 박테리아성 내독소, 박테리아 편모, CpG 사이트)등과 미토젠, 다른 사이토카인(인터류킨 1, 인터류킨 2, 인터류킨 12, 종양 사멸 지수, 콜로니 자극 지수 등)에 의해 유도된다.[13][14]

인터페론 생산은 주로 바이러스, 박테리아 및 그 생성물과 같은 미생물에 대한 반응으로 발생한다. 미생물에서 고유하게 발견되는 분자가 패턴 인식 수용체에 결합하면 인터페론(IFN) 방출을 유발할 수 있다. 톨 유사 수용체 3 (TLR3)은 이중 가닥 RNA 바이러스 존재에 대한 반응으로 인터페론을 유도하는 데 중요하다. 이 수용체 리간드는 이중 가닥 RNA (dsRNA)이다. dsRNA에 결합한 후, 이 수용체는 많은 염증성 단백질 합성을 시작하는 데 중요한 전사 인자 IRF3 및 NF-κB를 활성화한다. RNA 간섭 기술 도구는 인터페론 경로를 침묵시키거나 자극할 수 있다.[20] 세포에서 IFN 방출(특히 림프구에서 IFN-γ)은 분열 촉진 물질에 의해서도 유도된다. 인터루킨 1, 인터루킨 2, 인터루킨-12, 종양 괴사 인자 및 집락 자극 인자와 같은 다른 사이토카인도 인터페론 생산을 향상시킬 수 있다.[21]

1954년에, 전염병연구소 소장(당시)인 長野泰一와 小島保彦가 "바이러스 간섭 인자"로 발견하여 보고했다. 1957년에는, 영국의 앨릭 아이작스(Alick Isaacs)와 스위스의 Jean Lindenmann|장 린덴만영어 등도 바이러스 증식을 비특이적으로 (항체가 아닌) 억제하는 인자로 확인하고, 바이러스 간섭(Interference) 인자라는 의미로 "Interferon(인터페론)"이라고 명명했다.

1980년경에, 인터페론이 악성 종양에 효과가 있다는 것이 발견되어, 항암제로 발전해 갔다.

인터페론 α와 β는 림프구(T 세포, B 세포), 대식세포, 섬유아세포 등에서 생성되며 항바이러스 반응에서 중요한 역할을 한다. 이들은 대식세포와 NK 세포를 자극하고, 종양 세포 증식을 억제하기도 한다. 인터페론 γ는 활성화된 T 세포에서 생성되며 면역계와 염증 반응을 조절한다. Th1 세포에서 분비되는 IFN-γ는 백혈구를 감염 부위로 유도하고, 대식세포를 자극하여 세균을 제거하며, Th2 반응을 조절한다. 하지만 과도한 IFN-γ 생성은 자가면역질환을 유발할 수 있다.

인터페론은 또한 종양 세포에서 유래하는 혈관 신생 자극의 하향 조절을 통해 혈관 신생을 억제할 수 있다. 또한 내피 세포 증식을 억제한다. 이러한 억제는 종양 혈관 신생 감소, 혈관 형성 감소 및 그에 따른 성장 억제를 일으킨다.

4. 1. 항바이러스 작용

모든 인터페론은 항바이러스제이며 면역 체계 기능을 조절하는 몇 가지 공통적인 효과를 공유한다.[13][14]

바이러스에 감염된 세포는 주변 세포를 감염시킬 수 있는 바이러스 입자를 방출한다. 그러나 감염된 세포는 인터페론을 방출하여 주변 세포를 바이러스 감염으로부터 보호한다. 인터페론에 반응하여 세포는 단백질 키나아제 R (PKR)이라는 효소를 다량 생성한다. 이 효소는 새로운 바이러스 감염에 반응하여 인산화를 통해 eIF-2라는 단백질을 인산화시킨다. 인산화된 eIF-2는 eIF2B와 비활성 복합체를 형성하여 세포 내 단백질 합성을 감소시킨다. 인터페론 작용에 의해 유도되는 또 다른 세포 효소인 RNAse L은 세포 내 RNA를 파괴하여 바이러스 및 숙주 유전자의 단백질 합성을 더욱 감소시킨다. 억제된 단백질 합성은 바이러스 복제와 감염된 숙주 세포 모두를 손상시킨다. 또한, 인터페론은 바이러스와 싸우는 데 중요한 역할을 하는, 인터페론에 의해 생성되는 다른 작용을 하는 수백 개의 다른 단백질(통칭하여 인터페론 자극 유전자(ISG)라고 함)의 생성을 유도한다.[13][14]

인터페론은 p53 활성을 증가시켜 바이러스 확산을 제한하며, 이는 세포 자멸사를 촉진하여 바이러스에 감염된 세포를 죽인다.[15][16] 인터페론이 p53에 미치는 영향은 특정 암에 대한 보호 역할과도 관련이 있다.[15]

인터페론의 또 다른 기능은 주요 조직 적합성 복합체 분자, MHC I 및 MHC II를 상향 조절하고 면역 프로테아좀 활성을 증가시키는 것이다. 모든 인터페론은 MHC I 의존성 항원의 제시를 상당히 향상시킨다. 인터페론 감마(IFN-감마)는 또한 MHC II 의존성 항원의 제시를 상당히 자극한다. 더 높은 MHC I 발현은 세포 독성 T 세포에 대한 바이러스 및 암세포의 비정상적인 펩타이드의 제시를 증가시키는 반면, 면역 프로테아좀은 MHC I 분자에 적재하기 위해 이러한 펩타이드를 처리하여 감염되거나 악성 세포의 인지 및 살해를 증가시킨다. 더 높은 MHC II 발현은 이러한 펩타이드의 헬퍼 T 세포에 대한 제시를 증가시킨다. 이 세포들은 다른 면역 세포의 활동을 신호하고 조정하는 사이토카인(더 많은 인터페론 및 인터루킨 등)을 방출한다.[17][18][19]

인터페론은 대식세포자연 살해 세포와 같은 다른 면역 세포를 직접 활성화한다.[17][18][19]

4. 2. 면역 조절 작용

인터페론은 항바이러스, 암 억제 유전 효과를 가지며, 대식세포와 자연살해세포를 활성화시킨다. 또한 주 조직 적합성 체계인 글리코 단백질 1형(클라스 1)과 2형(클라스 2)을 향상시켜 외부 세균성 펩타이드를 T-세포로 보낸다.[13][14] 대부분 바이러스, 박테리아 등 또는 그들의 생산물, 미토젠, 다른 시토카인 등에 의해 유도된다.

모든 인터페론은 항바이러스제이며 면역 체계 기능을 조절한다. 바이러스에 감염된 세포는 인터페론을 방출하여 주변 세포를 보호한다. 인터페론에 반응하여 세포는 단백질 키나아제 R (PKR)을 생성, eIF-2를 인산화시켜 세포 내 단백질 합성을 감소시킨다. RNAse L은 세포 내 RNA를 파괴하여 단백질 합성을 더욱 감소시킨다. 억제된 단백질 합성은 바이러스 복제와 감염된 숙주 세포 모두를 손상시킨다. 인터페론은 인터페론 자극 유전자(ISG) 생성을 유도한다.[15][16]

인터페론은 p53 활성을 증가시켜 세포 자멸사를 촉진, 바이러스에 감염된 세포를 죽인다. 인터페론이 p53에 미치는 영향은 특정 암에 대한 보호 역할과 관련이 있다.[17][18][19]

인터페론은 주요 조직 적합성 복합체 분자, MHC I 및 MHC II를 상향 조절하고 면역 프로테아좀 활성을 증가시킨다. 모든 인터페론은 MHC I 의존성 항원 제시를 상당히 향상시킨다. 인터페론 감마(IFN-감마)는 MHC II 의존성 항원 제시를 자극한다. MHC I 발현 증가는 세포 독성 T 세포에 대한 비정상적인 펩타이드 제시를 증가시키고, 면역 프로테아좀은 이러한 펩타이드를 처리하여 감염되거나 악성 세포의 인지 및 살해를 증가시킨다. MHC II 발현 증가는 헬퍼 T 세포에 대한 펩타이드 제시를 증가시킨다. 헬퍼 T세포는 사이토카인을 방출하여 다른 면역 세포 활동을 조정한다.[17][18][19]

인터페론은 혈관 신생을 억제한다. 내피 세포 증식을 억제하여 종양 혈관 신생 감소, 혈관 형성 감소 및 성장 억제를 일으킨다. 인터페론 감마대식세포자연 살해 세포를 직접 활성화한다.

톨 유사 수용체(TLR) 중 TLR3, TLR7, TLR9와 세포 내 수용체 RIG-I, MDA-5가 I형 인터페론 발현을 높인다. 체내 항원 침입 시 IL-1, IL-2, IL-12, TNF, CSF 등의 사이토카인이 생성되며, 인터페론 생성은 이러한 사이토카인에 의해서도 유도된다.

인터페론 α와 β는 림프구(T 세포, B 세포), 대식세포, 섬유아세포 등에서 생성되며 항바이러스 반응의 중요한 요소이다. 대식세포와 NK 세포를 자극하며, 종양 세포에 대해 증식 억제 작용을 나타낸다.

인터페론 γ는 활성화된 T 세포에서 생성되며 면역계와 염증 반응을 조절한다. IFN-γ는 Th1 세포에서 분비되며, 백혈구를 감염 국소에 모이게하여 염증을 강화한다. 대식세포를 자극하여 세균을 탐식 살균시킨다. Th1 세포에서 분비된 IFN-γ는 Th2 반응을 조절한다. 면역 반응 조절에 관여하며, 과도한 생성은 자가 면역 질환으로 이어질 수 있다.

4. 3. 신호 전달

인터페론(IFN)은 특정 수용체와 상호작용하여 '신호 전달 및 전사 활성 인자'(STAT) 복합체를 활성화한다. STAT는 특정 면역 체계 유전자의 발현을 조절하는 전사 인자의 일종이다. 일부 STAT는 제1형 및 제2형 IFN에 의해 모두 활성화되지만, 각 IFN 유형은 고유한 STAT를 활성화할 수도 있다.[22]

STAT 활성화는 모든 IFN에 대한 가장 잘 정의된 세포 신호 전달 경로인 고전적인 야누스 키나아제-STAT(JAK-STAT) 신호 전달 경로를 시작한다.[22] 이 경로에서 JAK는 IFN 수용체와 연관되며, IFN과 수용체가 결합한 후 인산화STAT1과 STAT2를 모두 유발한다. 그 결과, IFN에 의해 자극된 유전자 인자 3(ISGF3) 복합체가 형성된다. 여기에는 STAT1, STAT2 및 IRF9라는 세 번째 전사 인자가 포함되어 있으며, 세포핵으로 이동한다. 핵 내부에서 ISGF3 복합체는 특정 뉴클레오티드 서열에 결합하며, 이 서열은 특정 유전자의 프로모터에서 'IFN-자극 반응 요소'(ISRE)라고 알려져 있으며, IFN 자극 유전자(ISG)로 알려져 있다. ISGF3와 IFN 신호 전달에 의해 활성화된 다른 전사 복합체가 이러한 특정 조절 요소에 결합하면 해당 유전자의 전사가 유도된다.[22] 알려진 ISG 모음은 ISG의 큐레이션된 온라인 데이터베이스인 인터페로메에서 확인할 수 있다([https://web.archive.org/web/20131011000719/http://www.interferome.org/ www.interferome.org]).[23] 또한, STAT-1, -3, -4, -5 또는 -6의 서로 다른 조합에서 STAT 호모이량체 또는 이종이량체가 IFN 신호 전달 중에 형성되며, 이러한 단백질 이량체는 유전자 프로모터의 IFN 활성화 부위(GAS) 요소에 결합하여 유전자 전사를 시작한다.[22] 제1형 IFN은 ISRE 또는 GAS 요소를 모두 가진 유전자의 발현을 유도할 수 있지만, 제2형 IFN에 의한 유전자 유도는 GAS 요소가 있는 경우에만 발생할 수 있다.[22]

JAK-STAT 경로 외에도 IFN은 여러 다른 신호 전달 연쇄 반응을 활성화할 수 있다. 예를 들어, 제1형 및 제2형 IFN은 신호 전달 어댑터 단백질의 CRK 패밀리에 속하는 CRKL이라는 구성원을 활성화하며, 이는 STAT5의 핵 어댑터이자 C3G/Rap1 경로를 통한 신호 전달을 조절한다.[22] 제1형 IFN은 또한 'p38 유사분열 활성 단백질 키나아제'(MAP 키나아제)를 활성화하여 유전자 전사를 유도한다.[22] 제1형 IFN 특유의 항바이러스 및 항증식 효과는 p38 MAP 키나아제 신호 전달의 결과이다. '포스파티딜이노시톨 3-키나아제'(PI3K) 신호 전달 경로 역시 제1형 및 제2형 IFN에 의해 조절된다. PI3K는 P70-S6 키나아제 1을 활성화하며, 이 효소는 단백질 합성과 세포 증식을 증가시키고, 단백질 합성에 관여하는 리보솜 단백질 s6을 인산화하며, 비활성화를 위해 '진핵생물 번역 개시 인자 4E-결합 단백질 1'(EIF4EBP1)이라는 번역 억제 단백질을 인산화한다.[22]

인터페론은 다른 자극에 의한 신호 전달을 방해할 수도 있다. 예를 들어, 인터페론 알파는 RIG-G를 유도하며, 이는 단백질 비데네딜화, 탈유비퀴틴화 및 인산화에 연루된 고도로 보존된 다중 단백질 복합체인 CSN5를 포함하는 COP9 신호전달체를 방해한다.[24]

인터페론에 의해 조절되는 세포 내 신호 전달 경로의 대표적인 것으로는 JAK-STAT 경로가 알려져 있지만, 그 외의 경로도 관여하고 있는 것으로 생각된다.

5. 의학적 응용

인터페론은 항바이러스, 암 억제 유전 효과를 가지며, 대식세포와 자연살해세포를 활성화하고, 외부 펩타이드를 T-세포로 보내는 면역 반응을 촉진한다. -- 인터페론은 과거에는 희귀하고 비쌌지만, 유전자 조작 기술 발전으로 세균이나 배양 세포에서 대량 생산이 가능해져 다양한 형태로 의약품에 활용되고 있다.

현재 의약품으로 승인된 다양한 인터페론은 B형 간염, C형 간염바이러스성 간염과 일부 종양 및 백혈병 치료에 사용된다.

5. 1. 자가면역 질환

인터페론 베타-1a와 인터페론 베타-1b는 자가면역 질환인 다발성 경화증 치료 및 관리에 사용된다. 이 치료법은 재발 완화 다발성 경화증의 발작을 줄이고[43] 이차 진행 다발성 경화증의 질병 진행 및 활동을 늦추는 데 도움이 될 수 있다.[44]

5. 2. 암

인터페론 치료법은 일부 암 치료에 (화학 요법 및 방사선과 함께) 사용된다.[45] 이 치료법은 백혈병림프종을 포함한 혈액 종양, 즉 털세포 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 결절 림프종 및 피부 T세포 림프종과 같은 질환에 사용될 수 있다.[45] 재발성 흑색종 환자는 재조합 IFN-α2b를 투여받는다.[46]

5. 3. 바이러스성 간염

B형 간염C형 간염은 모두 인터페론 알파(IFN-α)로 치료할 수 있으며, 종종 다른 항바이러스제와 병용된다.[47][48] 인터페론으로 치료받은 환자 중 일부는 지속적인 바이러스 반응을 보이며 C형 간염의 경우 간염 바이러스를 제거할 수 있다. 전 세계적으로 가장 흔한 C형 간염 바이러스(HCV) 균주인 제1형[49]은 인터페론-α, 리바비린, 텔라프레비르와 같은 프로테아제 억제제[50], 보세프레비르[51][52] 또는 뉴클레오티드 유사체 중합 효소 억제제인 소포스부비르로 치료할 수 있다.[53] 치료를 받은 환자의 생검은 간 손상 및 간경변 감소를 보여준다. 인터페론에 의한 만성 C형 간염의 조절은 간세포 암종 감소와 관련이 있다.[54] 제III형 인터페론 IFN-λ3을 암호화하는 유전자에서 단일 염기 다형성(SNP)이 입증된 HCV 감염 후 만성 감염에 대한 보호 기능을 갖는 것으로 밝혀졌으며[55] 인터페론 기반 요법에 대한 치료 반응을 예측했다. SNP의 빈도는 인종에 따라 유의미하게 달랐으며, 이는 백인계 미국인과 아프리카계 미국인 사이의 인터페론 치료 반응의 관찰된 차이를 부분적으로 설명한다.[56]

5. 4. 기타 질환

인터페론 베타-1a와 인터페론 베타-1b는 자가면역 질환인 다발성 경화증 치료 및 관리에 사용된다. 이 치료법은 재발 완화 다발성 경화증의 발작을 줄이고,[43] 이차 진행 다발성 경화증의 질병 진행 및 활동을 늦추는 데 도움이 될 수 있다.[44]

인터페론 치료법은 일부 암 치료에 (화학 요법 및 방사선과 함께) 사용된다.[45] 이 치료법은 백혈병림프종을 포함한 혈액 종양, 즉 털세포 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 결절 림프종 및 피부 T세포 림프종과 같은 질환에 사용될 수 있다.[45] 재발성 흑색종 환자는 재조합 IFN-α2b를 투여받는다.[46]

B형 간염C형 간염 모두 IFN-α로 치료할 수 있으며, 종종 다른 항바이러스제와 병용된다.[47][48] 인터페론으로 치료받은 환자 중 일부는 지속적인 바이러스 반응을 보이며 C형 간염의 경우 간염 바이러스를 제거할 수 있다. 전 세계적으로 가장 흔한 C형 간염 바이러스(HCV) 균주인 제1형[49]은 인터페론-α, 리바비린 및 텔라프레비르와 같은 프로테아제 억제제,[50] 보세프레비르,[51][52] 또는 뉴클레오티드 유사체 중합 효소 억제제인 소포스부비르로 치료할 수 있다.[53] 치료를 받은 환자의 생검은 간 손상 및 간경변 감소를 보여준다. IFN에 의한 만성 C형 간염의 조절은 간세포 암종 감소와 관련이 있다.[54] 제III형 인터페론 IFN-λ3을 암호화하는 유전자에서 단일 염기 다형성(SNP)이 입증된 HCV 감염 후 만성 감염에 대한 보호 기능을 갖는 것으로 밝혀졌으며,[55] 인터페론 기반 요법에 대한 치료 반응을 예측했다. SNP의 빈도는 인종에 따라 유의미하게 달랐으며, 이는 백인계 미국인과 아프리카계 미국인 사이의 인터페론 치료 반응의 관찰된 차이를 부분적으로 설명한다.[56]

확인되지 않은 결과에 따르면 인터페론 점안액이 일종의 안구 감염인 단순 포진 각막염이 있는 사람들에게 효과적인 치료법이 될 수 있다고 한다.[57] 감염된 조직을 제거(변연 절제술)한 다음 인터페론 점안액을 사용하는 것이 이러한 유형의 안구 감염에 효과적인 치료 접근법이라는 명확한 증거는 없다.[57] 확인되지 않은 결과에 따르면 인터페론과 항바이러스제의 조합이 항바이러스 요법만 사용하는 것보다 치유 과정을 가속화할 수 있다고 한다.[57]

6. 부작용

인터페론의 부작용으로는 발열, 무기력감, 피로, 두통, 근육통, 경련 등의 인플루엔자 유사 증상과 투여 부위의 홍반, 통증, 가려움증이 흔하게 나타난다. 드물게 탈모, 단백뇨, 현기증, 우울증이 나타나기도 한다. 인터페론으로 인한 우울증은 뇌 내 미세아교세포 활성화로 해마의 뉴런 생성이 저해되기 때문이라는 보고가 있으며, 미세아교세포 활성화 저해제로 개선될 수 있다고 한다.[109]

대부분의 인터페론 부작용은 가역적이며 치료 종료 후 수일 내에 회복된다. 그러나 간질성 폐렴이나 우울증으로 인한 자살과 같은 심각한 부작용도 발생할 수 있다. 특히 소시호탕과 함께 복용하면 간질성 폐렴 발생 위험이 높아지므로 병용은 금기이다.

7. 코로나바이러스 반응

코로나바이러스는 바이러스 감염 초기에 선천 면역을 회피한다.[37] 감염 초기 단계에서 SARS-CoV-2는 I형 인터페론 (IFN-I) 반응을 SARS-CoV보다 더 낮게 유도하는데, SARS-CoV 자체도 인간 세포에서 IFN-I 유도 능력이 약하다.[37][38] SARS-CoV-2는 IFN-III 반응도 제한한다.[39] 나이가 들면서 형질세포양 수지상 세포의 수가 감소하는 것은 COVID-19의 심각성 증가와 관련이 있는데, 이는 이러한 세포가 상당한 인터페론 생성 세포이기 때문일 수 있다.[40]

생명을 위협하는 COVID-19 환자의 10%는 I형 인터페론에 대한 자가항체를 가지고 있다.[40]

지연된 IFN-I 반응은 COVID-19 질병의 후기 단계에서 나타나는 병원성 염증(사이토카인 폭풍)의 원인이 된다.[41] 바이러스 감염 전 (또는 매우 초기 단계)에 IFN-I을 투여하는 것은 보호 효과가 있을 수 있으며,[37] 이는 무작위 임상 시험을 통해 검증되어야 한다.[41]

페길화된 IFN 람다를 사용하면 오미크론 변이로 인한 입원 위험이 약 80% 감소한다.[42]

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