CHARACTERIZATION OF THE FUNCTIONS INDUCED BY INTERFERON-λ3 IN HUMAN PLASMACYTOID DENDRITIC CELLS

La famiglia degli Interferoni (IFN) di classe III è composta da quattro diversi sottotipi: IFNλ1, IFNλ2, IFNλ3 e IFNλ4. Gli Interferoni λ sono proteine rilasciate dalle cellule del sistema immunitario la cui funzione principale è quella di contrastare la diffusione virale in pazienti infetti e di rafforzare la risposta dell’organismo contro l’agente patogeno. Per diversi anni, questo importante ruolo è stato erroneamente attribuito alla sola famiglia di Interferoni di classe I, composta da IFN e IFN. Recentemente è stato scoperto che sia IFN/ che IFNλ sono in grado di indurre una risposta simile da parte delle cellule del sistema immunitario che esprimono dei recettori specifici per i due tipi di Interferoni sulla membrana cellulare. IFN/e IFNλ attivano, in maniera comparabile, specifiche vie di segnale intracellulare, le quali attivano la trascrizione di centinaia di mediatori antivirali. Negli ultimi anni, dopo la scoperta degli Interferoni di classe III, un numero crescente di studi ha constatato la loro presenza nel contesto di diverse patologie, le quali interessano principalmente i tessuti delle mucose e delle barriere anatomiche. Ad esempio, il contributo di IFNλ3 nella modulazione della risposta immunitaria durante l'infezione da HCV è stato riportato da diversi studi scientifici, anche se il suo ruolo non è stato ancora del tutto compreso. Le cellule dendritiche plasmacitoidi (pDC) sono una sottopopolazione di cellule dendritiche (DC) caratterizzate dalla capacità di rilasciare elevate quantità di IFN di classe I. Le pDCs sono in grado di rilevare particelle virali e acidi nucleici come DNA e RNA, di iniziare la produzione di IFNα, e successivamente di processare e presentare gli antigeni virali catturati a linfociti T iniziando la risposta immunitaria di tipo adattativo. Negli ultimi anni è stato scoperto che le pDCs sono in grado di produrre anche Interferoni di classe III in seguito a stimolazione con diversi tipi di virus, tra cui HCV, o con agonisti sintetici dei recettori toll-like 7 e 9 (TLR) espressi dalle pDC. Inoltre, tra i leucociti, solo le pDC hanno dimostrato inequivocabilmente di esprimere il recettore per gli Interferoni λ (IFNλR) e così di rispondere alla stimolazione con IFNλ1, il quale induce modifiche nell’espressione di molecole costimolatorie come CD80, attivazione e fosforilazione di STAT1 ed espressione di RNA messaggero per geni interferone-dipendenti come MX1.Durante il Dottorato di Ricerca ho analizzato approfonditamente la risposta da parte di pDC isolate da sangue umano a stimolazione specifica con IFNλ3, uno dei componenti della famiglia di Interferoni di classe III. I miei dati non solo confermano la capacità di risposta delle pDC a questo tipo di Interferoni, ma estende notevolmente alcune osservazioni già fatte in passato utilizzando un altro componente della stessa famiglia, IFNλ1. Lo studio dei cambiamenti morfo-funzionali delle pDC in risposta alla presenza di IFNλ3 potrebbe identificarne nuove potenziali abilità e definirne il comportamento in contesti specifici, con lo scopo di venire utilizzate anche come target terapeutico.

Type III interferon (IFN) family is composed by IFNλ1, IFNλ2, IFNλ3 and the recently discovered IFNλ4. IFNλs are antiviral cytokine whose main function is to counteract viral spreading and promptly initiate the antiviral response in an infected host. For several years, this important role was thought to be peculiar of the well-known type I IFN family, composed by IFNα and IFNβ. Instead, both type I and type III IFN families elicit similar responses in cells expressing their specific receptors, activate similar signaling pathways and induce hundreds of interferondependent antiviral mediators. In the last years, after the discovery of IFNλs, increasing numbers of studies have detected their presence in the context of several viral-mediated pathologies affecting mainly the anatomic barriers and mucosal tissues. As an example, IFNλ3 contributions in modulating the immune response during HCV infection in the liver has been reported and highlighted by several important studies, even though its ultimate role during HCV pathogenesis remains not completely understood.Plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are one of the DC subsets that, among other functions, are highly specialized in the production of type I IFNs, thus promoting antiviral immune responses. In fact, pDCs rapidly and strongly respond to viral particles and nucleic acids via potent secretion of IFNα, and subsequently present the captured viral antigens to T cells initiating adaptive immune response. More recently, pDCs have been shown to produce also IFNλs upon treatment with different types of viruses, coculture with HCV-infected cells or synthetic ligands for TLR7 and TLR9. Moreover, among leukocytes, only pDCs, and less prominently B cells, have been shown to express IFNλR, but only pDCs have been unequivocally shown to respond to IFNλs in terms of altered CD80 and MHC-I expression, STAT1 phosphorylation activation and MX1 mRNA induction. In this study, I have extensively analyzed how human pDCs respond upon incubation with IFNλ3. My data not only confirm the pDC responsiveness to IFNλs, but also greatly extend previous observations already reported for IFNλ1. The purpose of my study has been to achieve a comprehensive and more complete characterization of pDC behavior in the presence of IFNλ3. This could give us some important information on pDC peculiar skills, paving the way for further analysis on IFNλ-pDC crosstalk under specific context.