I型干扰素通过上调内源性逆转录病毒K102表达在自身免疫病发病机制中发挥重要作用

本刊推荐：为阐明自身免疫病患者体内HERV-K（人内源性逆转录病毒K）env蛋白自身抗体的产生机制，研究人员开展了I型干扰素对髓系细胞HERV-K表达调控作用的研究。研究发现IFNα能显著诱导RA患者单核细胞和中性粒细胞中HERV-K102和K108转录本表达，并增加Env蛋白检测水平。SLE患者因体内存在慢性I型干扰素升高状态，其HERV-K表达基线水平显著高于健康对照和RA患者。研究首次证实干扰素通过降低表观沉默因子TRIM28表达而维持HERV-K的高表达状态，为理解自身免疫病发病机制提供了新视角。

　　

在自身免疫疾病研究领域，一个长期存在的谜团困扰着科学家们——为什么系统性红斑狼疮（SLE）和类风湿关节炎（RA）患者体内会出现针对人内源性逆转录病毒K（HERV-K）包膜蛋白（Env）的自身抗体？这些抗体与疾病活动度密切相关，但其来源和调控机制一直不明确。更令人困惑的是，尽管人类基因组中含有大量HERV序列，但其中绝大多数因突变、缺失而失去功能，只有少数最近整合的HERV-K亚型仍保持完整开放阅读框。

早期研究曾报道在SLE患者组织中存在C型逆转录病毒抗原，但由于技术限制，这些发现始终存在争议。随着人类基因组计划的完成和测序技术的进步，科学家发现人类基因组中高达8.3%的序列来自内源性逆转录病毒，其中HML-2亚家族是最年轻、最完整的人类特异性内源性逆转录病毒。特别值得注意的是，HERV-K102、K108和K109等少数几个前病毒仍保留有完整的env基因，可能编码具有免疫原性的Env蛋白。

先前研究表明，RA和SLE患者体内存在针对HERV-K Gag和Env蛋白的自身抗体，且抗体水平与疾病活动度相关。研究人员通过RNA测序发现，在RA和SLE患者的中性粒细胞中，HERV-K102和K108表达升高，且这些前病毒编码的Env蛋白确实存在于患者中性粒细胞和单核细胞中。然而，哪些前病毒是自身抗原的主要来源，以及这些HERV-K基因座在能够产生Env的细胞中如何被转录调控，仍然不清楚。

为了解决这些问题，Le等研究人员在《Mobile DNA》杂志上发表了一项深入研究。他们使用最新的端粒到端粒（T2T）参考基因组重新分析了中性粒细胞RNA测序数据，并利用定量PCR、免疫荧光显微镜、RNA测序和荧光素酶报告基因等多种技术手段，系统地研究了I型干扰素和其他细胞因子对HERV-K表达的调控作用。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用T2T参考基因组进行RNA测序分析，从健康对照、RA和SLE患者外周血中分离中性粒细胞、单核细胞等免疫细胞进行体外培养和刺激，采用定量实时PCR检测HERV-K转录本表达，利用免疫荧光显微镜观察Env蛋白表达，通过RNA测序分析表观沉默因子和转录因子表达，构建HERV-K102 5'LTR荧光素酶报告基因系统验证启动子活性。所有患者样本均来自华盛顿大学风湿病学生物样本库。

HERV-K前病毒表达谱分析

研究人员将中性粒细胞RNA测序数据与T2T参考基因组进行比对，发现唯一映射的转录本来自HERV-K101、K102、K104、K108、K109、K117和ERVK5。其中只有K102、K108和K109编码完整的Env蛋白。表达分析显示，K102和K108在SLE中的表达高于健康供体或RA患者。这些前病毒的转录本在RA患者和健康供体的单核细胞和中性粒细胞中响应IFNα而增加，但在SLE中不增加，推测是因为SLE患者体内已经存在慢性升高的I型干扰素。

I型干扰素诱导HERV-K102表达

通过定量PCR分析发现，IFNα在健康供体单核细胞中诱导了快速但短暂的2.5倍K102转录本水平增加，在RA单核细胞中诱导了4.5倍增加。相比之下，SLE单核细胞中HERV-K102表达基线水平比健康和RA单核细胞高7倍，且加入IFNα后不仅不增加，反而缓慢下降。在RA中性粒细胞中，IFNα诱导了持续上升的HERV-K102表达，6小时达到25倍增加，而健康供体中性粒细胞的增加是短暂性的，10倍增加后迅速回落。

其他细胞因子和TLR配体的影响

除了IFNα，肿瘤坏死因子α（TNFα）、IL-1β、IL-3、IL-6、IL-10、IL-22、IL-4、IL-33、IFNγ和GM-CSF以及TLR4配体LPS和TLR7配体咪喹莫特都能诱导HERV-K102转录本显著增加2-4倍。甲状腺激素甲状腺素诱导2倍增加，而雌激素和孕激素没有显著效应。

HERV-K108/109的表达调控

针对2型前病毒HERV-K108（包含K109）的分析显示，其表达模式与K102类似但水平较低。TNFα和IFNα都能诱导K108转录本增加，但细胞因子的相对效力有所不同：LPS对K108的活性低于对K102，IFNγ诱导K102但不诱导K108，而IL-6对K108的影响大于对K102。

Env蛋白的诱导表达

通过免疫荧光染色发现，未经处理的RA单核细胞中只有不到10%细胞检测到Env蛋白，而IFNα处理4小时后，70%的细胞呈现Env阳性。在分化的巨噬细胞中，Env阳性细胞比例更高，且IFNα处理后显著增加。中性粒细胞中也观察到类似现象：未经处理的RA中性粒细胞部分细胞含有可检测的Env，而IFNα处理后大多数细胞含有明显更多的Env，且主要位于细胞内。

表观沉默基因和相关转录因子表达

RNA测序分析显示，DNA甲基转移酶DNMT1、DNMT3A和DNMT3B在RA和SLE中性粒细胞中表达未改变，而表观沉默复合物HUSH的成分TRIM28在具有高干扰素的SLE患者中显著下调。预测结合5'LTR的转录因子（p53、NF-κB、YY1、c-MYC等）表达大多无变化，但干扰素信号通路基因STAT1、STAT2、IRF5和IRF7在SLE中性粒细胞中显著上调。

HERV-K启动子活性分析

构建含有HERV-K102 5'LTR的荧光素酶报告基因，发现在THP-1细胞中IFNα处理4小时能增加荧光素酶活性。截短分析表明，300-600核苷酸之间的区域包含干扰素响应元件，是IFNα响应的关键区域。

干扰素基因特征与HERV-K表达的关系

将SLE患者按干扰素基因特征（ISG）表达高低分组发现，HERV-K101、K102、K108、K117和ERVK5的平均表达在ISG高的SLE患者中都高于ISG表达在健康对照范围内的患者，其中HERV-K102和HERV-K108的差异达到统计学显著性。

本研究得出结论：几个年轻的HERV-K前病毒，特别是K102、K108和K109，在SLE髓系细胞中表达升高是因为它们的转录受到大多数患者体内慢性增加的I型干扰素的刺激。相比之下，来自RA患者的髓系细胞需要细胞因子或TLR刺激才能达到相同升高的HERV-K转录本水平。此外，这种诱导在RA细胞中比在健康供体细胞中更持久且在单核细胞中幅度更大。

这些发现具有重要意义：首先，它们解释了为什么SLE患者体内存在较高水平的HERV-K表达和抗Env自身抗体——慢性I型干扰素环境维持了HERV-K的高表达状态。其次，研究发现TRIM28表达降低可能是SLE中HERV-K表达基线水平升高的机制，这为了解表观遗传调控在自身免疫病中的作用提供了新视角。第三，研究证实即使在健康免疫应答中也可能伴随HERV-K转录本的上调，表明内源性逆转录病毒可能被免疫系统利用来对抗外源病毒。

值得注意的是，HERV-K免疫应答在乳腺癌和肺癌等癌症中也存在，提示自身免疫与恶性肿瘤之间可能存在深层联系。这项研究为开发针对HERV-K的新型治疗策略奠定了基础，并为进一步探索内源性逆转录病毒在人类健康和疾病中的作用提供了框架。