単一細胞解析から、初期応答細胞によるパラクリンシグナル伝達が、ウイルス感染に対するインターフェロンβ応答を形作ることが示される

Sci. Signal., 10 February 2015
Vol. 8, Issue 363, p. ra16
DOI: 10.1126/scisignal.2005728

Sonali Patil^1,*, Miguel Fribourg^1,*, Yongchao Ge¹, Mona Batish², Sanjay Tyagi³, Fernand Hayot¹, and Stuart C. Sealfon^1,†

¹ Department of Neurology and Center for Translational Systems Biology, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.
² Department of Microbiology and Molecular Genetics, New Jersey Medical School, Rutgers University, Newark, NJ 07103, USA.
³ Public Health Research Institute, New Jersey Medical School, Rutgers University, Newark, NJ 07103, USA.

† Corresponding author. E-mail: stuart.sealfon@mssm.edu

* These authors contributed equally to this work.

要約 ウイルス感染に対する免疫応答は確率論的な過程であり、限られた数の細胞の中で開始され、次に応答が広まる。ウイルス感染に対する応答の鍵となる構成要素は、I型インターフェロン（IFN）の合成および分泌を伴い、これには、IFN-β（Ifnb1）をコードする遺伝子の初期誘導が含まれる。単一細胞解析および数学的モデリングを用い、われわれは、細胞あたりのIfnb1 mRNA量およびIfnb1を発現する細胞の数の増加によりウイルス感染に対する応答が調整される方法の根底にある機構を調べた。われわれは、単一細胞、単一分子アッセイを用い、ニューカッスル病ウイルスに感染したヒト単球由来樹状細胞において、Ifnb1遺伝子の両対立遺伝子に対する転写制御因子の生理学的化学量論を維持した状態で、Ifnb1発現の初期誘導（Ifnb1応答）を定量化した。われわれは、計算機手法を適用して、経時的な遺伝子発現における細胞間多様性の根底にある確率論的特徴を抽出した。シミュレーションと実験を統合することで、Ifnb1を発現する細胞数の経時的増加およびウイルス感染に対する免疫応答の調整に、パラクリンシグナル伝達が果たす役割が同定された。

S. Patil, M. Fribourg, Y. Ge, M. Batish, S. Tyagi, F. Hayot, and S. C. Sealfon, Single-cell analysis shows that paracrine signaling by first responder cells shapes the interferon-β response to viral infection. Sci. Signal. 8, ra16 (2015).