Broad-spectrum inhibition of virus infectivity by an RNA agonist of the RIG-I Pathway

• Main Author: Xu, Zheng-yun
• Other Authors: Rongtuan Lin (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Health Sciences - Immunology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=116951

The cytosolic antiviral pathway is stimulated during virus infection by interaction between the RIG-I like receptors and viral RNA structures that contain short hairpin dsRNA and 5' triphosphate (5'ppp) terminal. In the present study, RNA-based agonists of RIG-I, derived from the 5' and 3' untranslated regions of a negative-strand RNA viruses were synthesized in vitro and shown to stimulate RIG-I antiviral responses at concentrations in the picomolar range. In human lung epithelial A549 cells, 5'pppRNA specifically stimulated multiple parameters of the innate antiviral response, including IRF3 phosphorylation and dimerization, IRF7 induction, STAT1 activation and robust stimulation of inflammatory and interferon stimulated genes - hallmarks of a fully functional antiviral response. Evaluation of the magnitude and duration of gene expression by transcriptional profiling identified a robust, sustained and diversified antiviral and inflammatory response. Bioinformatics analysis further demonstrated a transcriptional signature uniquely induced by 5'pppRNA, including a constellation of IRF7, IRF1 and NF-kB target genes capable of mobilizing multiple arms of the innate and adaptive immune response. Treatment of primary PBMCs or lung epithelial A549 cells with 5'pppRNA completely or partially blocked replication of a spectrum of RNA and DNA viruses. In C57Bl/6 mice, intravenous administration of 5'pppRNA protected animals from a lethal challenge with H1N1 Influenza, reduced virus titers in mouse lungs and protected animals from virus-induced pneumonia. Post-infection therapeutic treatment with 5'pppRNA also protected against influenza virus replication in the lungs. This systems approach provides transcriptional, biochemical, and in vivo analysis of the antiviral efficacy of 5'pppRNA and highlights the therapeutic potential associated with the use of RIG-I agonists as broad-spectrum antiviral agents. === La voie cytosolique antiviral est stimulée lors de l'infection virale par l'interaction entre les RIG-I comme des récepteurs et des structures d'ARN viraux qui contiennent des ARN double brin en épingle à cheveux courts et 5 'triphosphate (5'ppp) terminal. Dans la présente étude, basés sur l'ARN agonistes de RIG-I, dérivé de la 5 'et 3' des régions non traduites d'un virus à ARN brin négatif ont été synthétisés in vitro et montré pour stimuler la RIG-I réponses antivirales à des concentrations de l'ordre picomolaire. Dans épithéliales pulmonaires humaines A549, 5'pppRNA spécifiquement stimulés par de multiples paramètres de la réponse innée antivirale, y compris IRF3 phosphorylation et la dimérisation, IRF7 induction, STAT1 activation et de stimulation inflammatoire et robuste de gènes stimulés par l'interféron - poinçons d'une réponse antivirale entièrement fonctionnel évaluation de l'ampleur et de la durée de l'expression génique par profilage transcriptionnel identifié une riposte vigoureuse et soutenue et diversifiée antivirale et inflammatoires. Bioinformatique analyse plus approfondie a démontré une signature transcriptionnelle induite par 5'pppRNA unique, y compris une constellation de IRF7, IRF1 et gènes cibles de NF-kB capable de mobiliser de multiples bras du système immunitaire innée et adaptative réponse. Traitement des PBMC primaires ou épithéliales pulmonaires A549 avec 5'pppRNA totalement ou partiellement bloqué la réplication d'un spectre de l'ARN et les virus à ADN. Chez les souris C57BL / 6, l'administration intraveineuse de 5'pppRNA protection des animaux d'une dose létale de la grippe H1N1, les titres viraux dans les poumons de souris réduits et les animaux protégés de la pneumonie induite par le virus. Post-infection avec un traitement thérapeutique 5'pppRNA également protégés contre la réplication du virus de la grippe dans les poumons. Cette approche fournit des systèmes de transcription, biochimique et analyse in vivo de l'antiviral l'efficacité de 5'pppRNA et met en évidence le potentiel thérapeutique lié à l'utilisation de RIG-I agonistes comme agents antiviraux à large spectre.