İnterferon
1804 yılında Edwward Jenner; meydana gelen herpetik enfeksiyonların, Vaccinia virüsünün sebep olduğu lezyonların gelişimini engellediğini fark etmiştir.
Daha sonra, 1930’lu yıllarda, bitki virüslerinde ve ilerleyen dönemde de bakteriyofajiarda varlığı fark edilen bu durum virai interferans fenomeni olarak adlandırılmıştır. Bu fenomen kapsamında virüsle enfekte oimuş hücrelerin kısa süre sonra maruz kaldıkları postviral enfeksiyonlarda daha dirençli olduğu gösterilmiş fakat bunun sebebi tam olarak kavranamamıştır.
1957 yılında ise Alick Isaacve Jean Lindenmann ısı ile inaktif hale getirilmiş influenza virüsü ile inkübe edilen koryoallantoik membranların diğer membranları aktif virüslerin enfeksiyonuna karşı koruyabildiğini göstermiştir.
Böylece Isaac ve Lindenmann, tavuklar üzerinde yaptıkları bu deneyle, enfekte olan ve/veya viral antijenle karşılaşan hücrelerin, bu antijene maruz kalmayan hücrelerin direncini de pozitif yönde etkilediklerini ortaya koymuş ve bu duruma, enfekte hücrelerden salgılanan bir maddenin sebep olduğunu öngörerek ilk «interferon» tanımını yapmıştır.
Günümüze kadar farklı organizmalarda keşfedilen interferonların sayısı gittikçe artmış ve yakın zamanda varlığı fark edilen IFN-A ailesiyle birlikte interferonlar bilim insanları tarafından üç ana grup altında toplanmıştır.
İnterferon türleri
Tip I interferonlar
viral enfeksiyonlarda görev alan en önemli sitokinlerdir. Bunun yanında immün cevabın rol oynadığı bakteriyel enfeksiyonlar ve çeşitli inflamatuar durumlar gibi birçok farklı koşulda da salgı lanabilmekted irler.
Tablo 1. Bu gruptaki alfa interferonları kodlayan 14 farklı DNA sekansı bulunmuş olup bunlardan bazılarının post-transkripsiyonel değişiklikler sonucu aynı aminoasit sekansına dönüştüğü görülmüş ve günümüze kadar, 22 farklı alfa interferon tipi tespit edilmiştir. Bununla birlikte yalnızca birer adet beta ve omega sekansının varlığı ortaya konmuştur,
Tip I interferonlar başta olmak üzere interferonların sekans farkları ve genetik kodlarını tam olarak tespit edebilmenin önemi birçok farklı çalışma ile göz önüne koyulmuştur. Örneğin, IFN-a’nın Daudi (Burkitt Lenfoma) hücreleri üzerindeki antiproliferatif etkisinden 81 ile 95’inci aminoasitler arasındaki kesitin sorumlu olduğu gözlenmiştir. Aynı şekilde interferon sekansındaki disülfit bağlarını oluşturan bölgelerin reseptörlerle etkileşimden sorumlu olduğu ve dolayısıyla yolakların tetiklenme evresinde önemli role sahip olduğu tespit edilmiştir.
1. a. Sentezleri
Tip I interferonlar; başta lökosit, fibroblast ve endotel hücreleri olmak üzere neredeyse tüm hücrelerde üretilebilmektedir. Bununla birlikte IFN-a’nın temel olarak hematopoetik hücrelerde, IFN-(B’nın ise fibroblastlarda üretildiği görülmüştür. Bu interferonların üretim yolakları; patojenlere ait genetik materyalin ve/veya antijenlerin TLR, DAI, RIG- I, MDA-5 ve STING adları verilen çeşitli membranal ve intraselüler reseptörlerle etkileşimi ile tetiklenmektedir.
Tablo 2. DC, dendritik hücre; cDC, konvansiyonel dendritik hücre; pDC, plazmositoid dendritik hücre; DAI, DNA bağımlı IRF aktivatörü; ssRNA, tek zincirli RNA; dsRNA, çift zincirli RNA; LPS, lipopolisakkarid; STING, IFN gen stimülatörü; TLR, Toll benzeri reseptör; RİG-İ (retinoic-acid-inducible gene I) ve MDA5 (melanoma- differentiation-associated gene 5), bazı viral genetik materyalleri tanıyan RLR (RİG-İ benzeri reseptör) ailesinden iki gen ürünü; TRIF (TIR-domain-containing adaptör protein inducing IFN-6) ve MYD88 (myeloid- differentiation-primaıy-response-protein 88), TLR aracılığıyla başlatılan yolakta iki aracı molekül,
Bu yolaklardan başlayan kaskad sonrasında IRF-3 (Interferon Regulatory Factor3) fosforillenerek aktive edilmekte ve IRF-3 IRF-7 dimerinin oluşmasını sağlanmaktadır. Bu dimerlerise nükleerfaktörı<B (NF- KB) adı verilen transkripsiyon faktörü ile birlikte nükleusa girmekte ve IFNA/IFNB promoter bölgelerine bağlanarak ilgili IFN genlerinin transkripsiyonunu sağlamaktadır.
1. b. Etki mekanizması
Transkripsiyon ve translasyon sonrası matür hale gelen interferonlar salgılandıktan sonra etki edecekleri hücreler üzerindeki IFNAR adı verilen reseptörlere bağlanarak intraselüler yolağı tetiklemektedir. Temel olarak JAK-STAT ve PI3K yolakları üzerinden yürüyen etki mekanizması hücrede “IFN-stimulated genes” (ISG ) şeklinde tanımlanan genlerin derepresyonunu ve PKR (Protein kinaz R) gibi enzimlerin aktivasyonunu sağlamaktadır.
Ayrıca bu yolaklar üzerinde, başta bazı STAT proteinleri olmak üzere, birtakım yolak adımları interferonların etki mekanizmasına özgüdür. Bu da interferon etkilerinin interlökin gibi diğer faktörlerin etkilerinden ayrılmasını sağlamaktadır.
Şekil 1. Interferonun bağlanması reseptörün IFNAR-1 ve IFNAR-2 alt ünitelerinin birleşmesini ve bu yolla TYK2 ve JAKl’in fosforillenerek aktif hale gelmesini sağlamaktadır. Daha sonra bu ürünler STAT1 ile STAT2’ye fosfat bağlamakta ve p48 (IRF-9) isimli bir faktörle kompleks oluşturan STAT proteinleri hücre çekirdeğine girerek interferona duyarlı yanıt elemanı (ISRE) taşıyan genlerin transkripsiyonunu uyarmaktadır. 2’ 5’-0AS, 2’ 5’-oligoadenilat sentetaz; Mx, miksovirüs direnç proteini; ADAR, RNA spesifik adenozin deaminaz; MHC, majör histokompatibilite kompleksi.
1. c. Etkileri
Tip I interferonlartemeldeantiviral etki gösterir; ancak bununla birlikte organizma üzerinde antibakteriyel, immünomodülatör etkilere de sahiptir.
Tip I interferonlar; TH cevabının ayarlanması, Ig sınıf değişimi, makrofaj aktivasyonu, apoptoz indüksiyonu, intestinal homeostaz, inflamazom aktivasyonu, hücre büyümesinin engellenmesi ve bazı otoimmün hastalıkların prognozunda önemli rol oynamaktadırlar.
Bu etkilerden inflamazom aktivasyonu, otoimmün hastalıklar ve hücre büyümesinin engellenmesi bazı koşullarda birey için tehlikeli sonuçlar doğurabilmektedir.
1. c. i. inflamazomal etki
inflamazom; kaspaz-l’i aktive eden, patojenik tehlikeleri algılamada ve interlökin salınımında önemli rol oynayan bir multiprotein komplekstir.
Tip I interferonlar bazı inflamazomları aktive ederken bazılarını ise inhibe edebilmektedir.
1. c. ii.
Hücre büyümesinin engellenmesi interferonlar, virüsle enfekte olmuş hücrelerin büyüme ve çoğalma yetilerini baskılayıcı etki yapmaktadır; ancak enfekte olmamış hücreler üzerinde de bu etkiler görülebilmektedir. Bu durum, vücutta interferon salınımı aşırı düzeyde ise meydana gelir ve enfeksiyon yokluğunda eksesif düzeyde üretilen bu interferonlar normal hücrelerin büyüme ve gelişmesini engelleyerek organizmaya zarar verebilmektedir.
1. c. iii. Otoimmün hastalıklar
Tip I interferonlar birçok hastalıkla ilişkili olsa da her patolojik koşulda oynadığı rol farklı olabilmektedir, interferonların MS (Multipl skleroz) gibi bazı otoimmün koşullarda yararlı etkiler oluşturduğu, SLE (Sistemik lupus eritematozus) gibi bazı hastalıklarda ise prognozu negatifyönde etkilediği görülmüştür.
Şekil 2. Tip I interferonlar, inflamatuar bağırsak hastalığı gibi inflamatuar sendromlarda genellikle yararlı etkiler gösterirken psoriasis (sedef hastalığı) ve SLE gibi bazı otoimmün koşulların, tip I interferonların inhibisyonu ile daha iyiye gittiği fark edilmiştir. Yukarıdaki şekil interferonların farklı patolojik durumlardaki pozitif (yeşil) ve negatif (kırmızı) etkilerini özetlemektedir,
1. c. iv. interferon paradoksu
interferon paradoksunu ortaya koyan ilk deney iki araştırma grubu tarafından aynı dönemde gerçekleştirilmiş ve iki grup da lenfosittik koryomenenjit virüsünün (LCMV) iki farklı suşu (strain) ile çalışma yapmıştır. Deneyde, güçlü birCD8+T hücre yanıtı oluşturan Armstrong LCMV suşu kullanılarak bir grup farede akut viral enfeksiyon modellenirken bir başka grup farede enfeksiyon sonrası yaklaşık 70 gün boyunca sistematik varlığını sürdüren C113 LCMVsuşu kullanılarak kronikviral enfeksiyon taklit edilmiştir. Bir süre sonra bu iki fare grubundan C113 LCMV ile enfekte edilen grupta IL-10 ve Pdll (Programmed death ligand 1) gibi immünosupresif genlerin ekspresyonunun arttığı görülmüştür. Sonrasında bu farelere enfeksiyondan bir gün önce ILNAR-1 spesifik bloker verildiğinde kandaki IL-10 seviyelerinin ve dalaktaki Pdll+ dendritik hücrelerin sayısının azaldığı; yine dalaktaki NK, B ve ILN-y üreten CD4+ T hücre sayısının ise artığı gözlenmiştir.
Sonuç olarak bu deneyler tip I interferonların, her ne kadar antiviral etkinin temel elemanlarından olsalar da, kronik enfeksiyon koşullarında immün sistemi baskılayıcı etki yaptığını göstermiş ve tip I interferon inhibitörierinin kronik virai enfeksiyonlardaki terapötik potansiyelini ortaya koymuştur.
1. c. v. Etki çeşitliliği
Tip I interferoniarın birçoğunun aynı reseptör üzerinden etki etmesine rağmen aktive edebilecekleri 400’den fazia ISG ve yaratabilecekleri birçok farklı etki bulunmaktadır. Bu etki çeşitliliği; kaskadı tetikieyen patolojik durumun farklılığı, uyarılar sonucunda üretilen interferonun kimliği, her bir interferonun reseptörün farklı bölgelerini aktive edebilmesi, yine her koşui için farklı intraseiüieryoiakiar üzerinden etki etmeleri ve bu yolaklar üzerinden hücrede farklı ISG’ierin ekspresyonunu sağlamalarıyla açıkianmaktadır.
2 Tip II interferonlar
interferon ailesinin ikinci dalıdır. Tip I interferoniaria köken, etki mekanizması ve fonksiyon olarak birçok benzerlik göstermelerine karşın çok sayıda ayırıcı özelliğe de sahiptirler, interferon gama (IFN-y) tek başına tip II interferon ailesini oluşturmakta ve aynı zamanda makrofaj aktive eden faktör (MAF) olarak da adlandırılmaktadır.
2, a. Sentezleri
IFN-y; TH-1 hücreleri, NK hücreler, B lenfositler, NKT hücreleri ve APC (antigen presenting ceiis) tarafından sentezienmektedir. Bunlardan NK ve APC erken immün yanıtta, T lenfositler ise adaptif im m ünitede en büyüktip II interferon kaynaklarıdır.
I FN-y ind ü kieyici faktör olarak da bilinen IL-18, IL-12 iie birlikte bağışıklık sisteminde tip II interferon üretimini tetikiemekteyken IL-4, IL-10, TGF-K, tip II interferon üretimini baskılayan faktörlerdir.
Ayrıca patojenleri tanıyan makrofajiar IL-12 ve birtakım kemokinierin salgılanmasını uyarmakta ve bu kemokinier iigiii bölgeye interferon salgılatmak üzere NK hücreleri çağırmaktadır.
Plücre içi sentez mekanizması temei olarak Tip I interferoniarınkine benzemekle birlikte aralarında birtakım farklılıklar da bulunmaktadır. IFN-y sentezinde roi aian gen farklılıklarının yanı sıra burada IRF-3 ve 7yerine IRF-1,2 ve 9 roi oynamaktadır.
2, b. Etki mekanizması
Temei olarak Tip I interferoniarın etki mekanizmasına benzemektedir. Aradaki etkisel farklılıklar ise, IFNAR yerine IFNGR adı verilen farklı bir reseptör üzerinden etkimeleri ve sinyal transdüksiyonu sonrasında farklı ISG’ierin derepresyonunu sağlamaları iie açıkianmaktadır.
Plücrede, bu etki mekanizmasını antagonize eden bir protein bulunmaktadır. SOCS-1 (Suppressor of cytokine signaiing) adı verilen bu protein JAK/STAT yolağına etki ederek IFN-y’nın hedef hücredeki etkisini önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu proteinin yokluğu ise, organizmanın patojenlere karşı hiperresponsif olmasına, böylelikle vücutta herhangi bir enfeksiyonun geiişemeyeceği bir ortam oluşmasına sebep olmaktadır. Bu durum, başlangıçta yararlı gibi görünse de özeiiikie makrofajiarın artmış sitosidai etkisi iie muitisistemik infiamatuar doku hasarına yoi açabilmektedir.
2. c. Etkileri
Tip II interferonlar temelde immünomodüiatördür;
ancak bununla birlikte proapoptototik, antivirai ve antibakteriyei etkileri de bulunmaktadır.
IFN-y; hücre çoğalmasının engellenmesi, sınıf I ve sınıf II antijen sunumu, patojenlerin tanınması, Ig sınıf değişimi ve başta immün hücreler oimak üzere birçok hücre tipinin olgunlaşmasında görevlidir. Ayrıca immün sistem kaynaklı tümörlerin önemli ölçüde baskılanmasında ve tip I interferonlar gibi, bazı otoimmün hastalıklarda roi oynamaktadır.
2, c, i, immünomodüiasvon
immün sistemin aktivitesini artıran veya azaltan, immün hücrelerin bölünmesini ve gelişmesini düzenleyen etkenlerin vücutta meydana getirdiği değişikliklere genel anlamda immünomodülasyon denir.
Erken immün yanıtta antiviral etkiler daha önemliyken, enfeksiyonun ileri safhalarında immünomodülatör etki önem kazanmaktadır, çünkü immünomodulasyonun sistemik etkisi direkt antiviral etkiye göre daha ön plandadır.
Tip I interferonlar temelde antiviral iken, tip II interferonlar ise temelde immünomodülatördür ve organizma üzerindeki antiviral etkileri ikinci plandadır.
3. Tip III interferonlar
interferon lambda (IFN-A) tip III interferon ailesini oluşturmaktadır. Bu ailenin keşfedilen ilk üç üyesi temelde birer interlökindir. IFN- Xu IL-29; IFN- X2, IL- 28A; IFN- X2 ise IF-28B olarak da adlandırılır. Yakın dönemde bu grubun bir dördüncüsü de bulunmuştur.
Salgılandıkları hücreler tam olarak tespit edilememiştir; ancak bugüne kadarepitel hücreleri ile tip I interferon salgılayan hücrelerin büyük bir bölümü tarafından sentezlendikleri görülmüştür.
Sentez mekanizmaları tip I interferonlargibi IRF-3, IRF- 7 ve NF-KB üzerinden yürür; ancak etki ettikleri reseptörler farklıdır. IFN-A, hedef hücredeki etkisini iki alt zincirden oluşan bir reseptör aracılığıyla oluşturmaktadır. Bu zincirlerden biri, tip III interferon ailesine özgü olan IFNLR1, diğeri ise IL-10 ilişkili sitokinlerle de etkileşebilen ILlORB’dir.
Farklı reseptörler üzerinden etki etmelerine rağmen tip I interferonlarla benzer etkiler oluşturmaktadırlar; ancak IFN-Â. ailesi temel olarak, salgılandığı epitel hücrelerinin çevresinde antiviral etkilerini göstererek dâhil olduğu mukozal tabakaların korunmasında rol almaktadır.
Tip III interferonlar, respiratuar sinsityal virüs enfeksiyonlarında tip I interferonlara çok yakın etkiler gösterirken influenza, FİMPV (Fluman metapneumovirus) ve SARS koronavirüs gibi birçok viral enfeksiyonda ise onlara yardımcı olmaktadırlar. Bununla birlikte, IFN-A ailesinin, rotavirus enfeksiyonlarında tip I interferonlara oranla daha önemli etkilere sahip olduğu görülmüştür.
İmmünoterapi
interferonların tüm bu etkileri göz önüne alındığında, intravenözveya intramüsküleryollarla verilmesinin de benzer etkiler oluşturacağı düşünülerek interferon immünoterapisi geliştirilmiştir.
Bunun yanında, başta I FN-y olmak üzere, interferonların Chkl (Checkpointkinase 1) üzerinden hücre döngüsünü etkileyerek habis hücrelerin iyonize radyasyona karşı duyarlılığını arttırmaya yönelik etkileri olduğu gözlenmiştir ve bu yolla, kombine tedavilerde radioterapötik indeksi artırdığı görülmüştür.
Tablo 3.1986 yılında FDA (Food and Drug Association) tarafından tüylü hücreli lösemi tedavisinde kullanılmak üzere onaylanan interferon alfa-2b (Intron-A) ve interferon alfa-2a (Roferon-A) terapötik amaçlı kullanılan ilk interferonlardıı: *Ribavirin ile birlikte kronik hepatit C tedavisi için kullanılabilmektedirler
1. Yan Etkileri
interferonlar, birçok hastalığın tedavisinde güncel olarak kullanılmakta ve yeni tedavi alanlarının keşfi için çalışmalar yürütülmektedir; bununla birlikte interferonların oluşturduğu lokal ve sistemik yan etkiler göz ardı edilemeyecek düzeydedir. Başta immün sistem üzerindeki etkilerinden kaynaklanan ateş, yorgunluk, miyalji ve grip benzeri semptomlar oimak üzere karaciğer fonksiyon bozuklukları, bazı hematolojik bozukluklar ve depresyon iie intihara meyie kadar varan önemli psikolojik sorunlar interferoniarın bugüne kadar görülen yan etkiierindendir.
Ayrıca yakın zamanda keşfedilen IFN-A ailesinin hepatitC immünoterapisindeoldukça etkili olduğu ve tip I interferoniarın yerine kullanıldığında tedavinin yan etkilerini azalttığı görülmüştür.
İnterferon Nedir?
