一本鎖オリゴヌクレオチドがToll-Like Receptor 3の活性化を阻害し、インフルエンザA（H1N1）感染を抑制する

A Single-Stranded Oligonucleotide Inhibits Toll-Like Receptor 3 Activation and Reduces Influenza A (H1N1) Infection.

• Candice Poux
• Aleksandra Dondalska
• Joseph Bergenstråhle
• Sandra Pålsson
• Vanessa Contreras
• Claudia Arasa
• Peter Järver
• Jan Albert
• David C Busse
• Roger LeGrand
• Joakim Lundeberg
• John S Tregoning
• Anna-Lena Spetz

抄録

免疫応答の開始は、パターン認識受容体によって病原体に関連する分子パターンを感知した後の樹状細胞の活性化と成熟に依存している。しかし、ウイルスやストレスに起因するパターン認識受容体シグナルに反応して過剰な炎症性サイトカインが産生されることが重症インフルエンザAウイルス（IAV）感染と関連しているため、この反応はバランスをとる必要があります。ここでは、Toll様受容体（TLR）3の阻害剤、特定の内分泌経路を阻害する能力を持つ一本鎖オリゴヌクレオチド（ssON）、またはTLR3アゴニスト（合成二本鎖RNA PolyI:C）を用いて、H1N1 IAV感染時の自然免疫応答の変調を評価した。IAVはウイルスの侵入に細胞内細胞の機械を利用するので、我々はまた、IAV感染に影響を与えるssONの能力を評価した。まず、IAV感染したヒト単球由来樹状細胞（MoDC）は、T細胞活性化に必要な共刺激分子CD80とCD86をアップレギュレートできないことを示した。外因性TLR3刺激は、IAVが媒介するMoDCにおける共刺激分子発現の阻害を克服することはできなかった。しかし、PolyI:Cを用いたTLR3刺激は炎症性サイトカイン反応の増強につながった。本研究では、ssONがPolyI:Cを介した炎症性サイトカイン産生を抑制することを明らかにし、特にssONはIAV感染によって誘導されるインターフェロン応答を維持することを明らかにした。従って、RNAseq解析により、ssONで処理したIAV培養物においてインターフェロン刺激遺伝子の頑健なアップレギュレーションが明らかになった。次に、ssONで処理したMoDCでのIAV産生量の減少を測定したところ、ssONの抗ウイルス活性に必要な長さが、PolyI:Cの取り込みを阻害する能力と重なっていることがわかった。したがって、過剰に反応するTLR3活性化がIAVの発症に寄与する場合には、ssONはこのシグナル伝達経路を減少させることができる。さらに、マウスでssONとIAV感染を併用すると、体重が維持され、肺のウイルス負荷が減少した。したがって、細胞外ssONは、TLR3媒介応答の免疫調節およびIAV感染の抑制のためのメカニズムを提供し、マウスでは、IAV感染の抑制に役立つ。

The initiation of an immune response is dependent on the activation and maturation of dendritic cells after sensing pathogen associated molecular patterns by pattern recognition receptors. However, the response needs to be balanced as excessive pro-inflammatory cytokine production in response to viral or stress-induced pattern recognition receptor signaling has been associated with severe influenza A virus (IAV) infection. Here, we use an inhibitor of Toll-like receptor (TLR)3, a single-stranded oligonucleotide (ssON) with the capacity to inhibit certain endocytic routes, or a TLR3 agonist (synthetic double-stranded RNA PolyI:C), to evaluate modulation of innate responses during H1N1 IAV infection. Since IAV utilizes cellular endocytic machinery for viral entry, we also assessed ssON's capacity to affect IAV infection. We first show that IAV infected human monocyte-derived dendritic cells (MoDC) were unable to up-regulate the co-stimulatory molecules CD80 and CD86 required for T cell activation. Exogenous TLR3 stimulation did not overcome the IAV-mediated inhibition of co-stimulatory molecule expression in MoDC. However, TLR3 stimulation using PolyI:C led to an augmented pro-inflammatory cytokine response. We reveal that ssON effectively inhibited PolyI:C-mediated pro-inflammatory cytokine production in MoDC, notably, ssON treatment maintained an interferon response induced by IAV infection. Accordingly, RNAseq analyses revealed robust up-regulation of interferon-stimulated genes in IAV cultures treated with ssON. We next measured reduced IAV production in MoDC treated with ssON and found a length requirement for its anti-viral activity, which overlapped with its capacity to inhibit uptake of PolyI:C. Hence, in cases wherein an overreacting TLR3 activation contributes to IAV pathogenesis, ssON can reduce this signaling pathway. Furthermore, concomitant treatment with ssON and IAV infection in mice resulted in maintained weight and reduced viral load in the lungs. Therefore, extracellular ssON provides a mechanism for immune regulation of TLR3-mediated responses and suppression of IAV infection and in mice.

Copyright © 2019 Poux, Dondalska, Bergenstråhle, Pålsson, Contreras, Arasa, Järver, Albert, Busse, LeGrand, Lundeberg, Tregoning and Spetz.