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.
项目概要 在眼部感染中,复发性单纯疱疹病毒 1 (HSV-1) 感染会导致免疫细胞浸润 角膜混浊,引发严重的免疫炎症,称为疱疹性基质病 角膜炎 (HSK) 是一种痛苦的疾病,也是美国感染性失明的主要原因之一。 目前的 HSK 治疗,例如抗病毒药物联合皮质类固醇,是部分有效的。 有效且长期使用会导致严重的局部和全身副作用。 HSK患者中的耐药HSV-1菌株是一个重大的临床挑战,因此,存在未解决的临床挑战。 需要开发安全有效的免疫疗法来治疗HSK,选择性诱导有效的抗-HSK。 炎症免疫反应激活程度最低的病毒状态体现了一种强大的治疗手段 在本申请中,我们提出了一种针对 IL-27(一种 免疫调节细胞因子,在角膜后诱导内源性抗病毒和抗炎反应 HSV-1 感染抑制 HSK 进展。 解决 HSK 进展过程中的炎症 HSV-1 的细胞内 dsDNA 被循环识别。 GMP-AMP (cGAMP) 合酶 (cGAS) 并激活干扰素基因刺激剂 (STING) 通路 促进抗病毒免疫,HSV-1 感染的 Mphis 会通过补偿性下调促进糖酵解。 我们观察到激活的 Mphis 中的 TCA 循环被破坏。 免疫反应基因 1 (Irg1) 表达增加,Irg1 是一种将柠檬酸转化为衣康酸的酶。 衣康酸是一种免疫调节线粒体代谢物,可以发挥促病毒和抗病毒作用。 初步数据表明,眼部 HSV-1 感染可促进角膜中 Irg1 的表达,并促进 Mφs 的表达。 通过负调节 cGAS-STING 途径抑制抗病毒免疫 除了病原体之外, 细胞因子调节 Mphis 中的代谢以调节其效应器功能 我们表明 HSV-1 诱导 IL-。 27在角膜中表达,缺乏IL-27受体的小鼠对眼部HSV-1高度敏感 我们发现 IL-27 可以减弱 HSV-1 诱导的糖酵解。 Mphis 中的代谢并抑制 Irg1 表达以刺激 IFN-β 并限制炎症细胞因子 基于这些观察,我们勇敢地承认 HSV-1 会重新编程 Mφs 以促进 Irg1 的产生。 逃避 cGAS-STING 介导的抗 HSV-1 反应(目标 1),IL-27 减弱 HSV-1 诱导的糖酵解 Mphis 中的代谢通过抑制 Irg1 来抑制炎症并促进抗病毒免疫 激活 cGAS-STING 通路(目标 2)。本研究的主要结果是揭示 HSV-1 是如何激活的。 我们提出的基于 IL-27 的方案可调节 MΦ 代谢以逃避 HSK 进展期间的抗病毒反应。 该方法将补充当前的抗病毒和免疫抑制 HSK 疗法,以提高其疗效 功效,从而降低副作用的风险。

项目成果

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