IL-27-mediated immunoregulation in HSV-1-induced stromal keratitis

HSV-1 诱导的基质性角膜炎中 IL-27 介导的免疫调节

基本信息

  • 批准号:
    10737119
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.59万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-30 至 2028-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Among ocular infections, recurrent herpes simplex virus-1 (HSV-1) infection causes immune cell infiltration and opacity in the cornea and triggers a severe immuno-inflammatory condition called herpetic stromal keratitis (HSK). HSK is a painful condition and one of the leading causes of infectious blindness in the United States and worldwide. Current HSK treatments, such as anti-virals combined with corticosteroids, are partially effective, and prolonged use causes severe local and systemic side effects. Further, the emergence of multi- drug-resistant HSV-1 strains in HSK patients is a major clinical challenge. Therefore, there is an unmet clinical need to develop safe and effective immunotherapies to treat HSK. The selective induction of a potent anti- viral state with minimal activation of inflammatory immune responses embodies a powerful means to treat patients with recurrent HSK. In this application, we propose one such approach targeting IL-27, an immunoregulatory cytokine, to induce endogenous anti-viral and anti-inflammatory responses after corneal HSV-1 infection to suppress HSK progression. Macrophages (Mϕs) play a central role in initiating and resolving inflammation during HSK progression. Intracellular dsDNA from HSV-1 is recognized by cyclic- GMP-AMP (cGAMP) synthase (cGAS) and activates the stimulator of interferon genes (STING) pathway to promote anti-viral immunity. HSV-1 infected Mϕs promote glycolysis with compensatory downregulation of the tricarboxylic acid (TCA) cycle. We observed that the TCA cycle in activated Mϕs is disrupted with increased immune-responsive gene 1 (Irg1) expression, an enzyme that converts citrate to itaconate. Itaconate is an immunoregulatory mitochondrial metabolite that can play both pro- and anti-viral roles. Our preliminary data suggest that ocular HSV-1 infection promotes Irg1 expression in the cornea and Mϕs to suppress anti-viral immunity through negative regulation of the cGAS-STING pathway. Apart from pathogens, cytokines regulate metabolism in Mϕs to modulate their effector functions. We show that HSV-1 induces IL- 27 expression in the cornea, and mice lacking the IL-27 receptor are highly susceptible to ocular HSV-1 infection with increased viral titers and HSK severity. We show that IL-27 attenuates HSV-1-induced glycolytic metabolism in Mϕs and suppresses Irg1 expression to stimulate IFN-β and limit inflammatory cytokine production. Based on these observations, we hypothesize that HSV-1 reprograms Mϕs to promote the Irg1 to evade cGAS-STING-mediated anti-HSV-1 responses (Aim 1) and IL-27 attenuates HSV-1-induced glycolytic metabolism in Mϕs to suppress inflammation and promote anti-viral immunity through inhibition of Irg1 to activate cGAS-STING pathway (Aim 2). The primary outcome of this study will be to uncover how HSV-1 regulates Mϕ metabolism to evade anti-viral responses during HSK progression. Our proposed IL-27-based approach will complement the current anti-viral and immunosuppressive HSK therapies to increase their efficacy, thus lowering the risk of side effects.
项目摘要 在眼部感染中,复发性疱疹单纯疱疹病毒-1(HSV-1)感染引起免疫细胞浸润 角膜中的不透明度,并触发严重的免疫炎症状态,称为疱疹性基质 角膜炎(HSK)。 HSK是一种痛苦的疾病,是统一感染失明的主要原因之一 国家和全球。当前的HSK治疗,例如抗病毒与皮质类固醇相结合,部分是 有效和长时间使用会导致严重的局部和全身副作用。此外,多数的出现 HSK患者中耐药的HSV-1菌株是主要的临床挑战。因此,有一个未修饰的临床 需要开发安全有效的免疫疗法来治疗HSK。选择性诱导潜在的抗 炎症免疫反应最少激活的病毒状态体现了一种强大的治疗方法 复发性HSK的患者。在此应用中,我们提出了一种针对IL-27的方法 免疫调节细胞因子,诱导角膜后内源性抗病毒和抗炎反应 HSV-1感染以抑制HSK的进展。巨噬细胞(Mϕ)在启动和 解决HSK进展过程中的炎症。来自HSV-1的细胞内DSDNA通过环状识别 GMP-AMP(CGAMP)合酶(CGAS),并激活干扰素基因(STING)途径的刺激剂 促进抗病毒免疫。 HSV-1感染的M ϕ促进糖酵解,补偿性下调 三核酸(TCA)周期。我们观察到激活的M ϕ中的TCA周期被破坏了 免疫反应性基因1(IRG1)表达增加,一种将柠檬酸盐转化为伊龙酸盐的酶。 Itaconate是一种免疫调节的线粒体代谢产物,可以扮演促病毒和抗病毒作用。我们的 初步数据表明,眼HSV-1感染促进了角膜中的IRG1表达和M ϕs的表达 通过CGAS刺激途径的负调节来抑制抗病毒免疫。除病原体外, 细胞因子调节M ϕ中的代谢以调节其效应子功能。我们表明HSV-1诱导IL- 27在角膜中的表达,缺乏IL-27受体的小鼠非常容易受到眼部HSV-1的影响 病毒滴度和HSK严重程度增加的感染。我们表明IL-27减弱了HSV-1诱导的糖酵解 M ϕs的代谢并抑制IRG1表达以刺激IFN-β并限制炎症细胞因子 生产。基于这些观察结果,我们假设HSV-1重编程M ϕs以将IRG1提升为 EVADE CGAS插入介导的抗HSV-1反应(AIM 1)和IL-27减弱HSV-1诱导的糖酵解 M ϕ的代谢以抑制IRG1的抑制注射和促进抗病毒免疫力 激活CGAS丁字道(AIM 2)。这项研究的主要结果是发现HSV-1如何 调节M ϕ代谢,以逃避HSK进展过程中的抗病毒反应。我们提出的基于IL-27的 方法将完成当前的抗病毒和免疫抑制性HSK疗法,以增加其 有效性,从而降低了副作用的风险。

项目成果

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