RU2552486C2 - CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS - Google Patents

CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS Download PDF

Info

Publication number
RU2552486C2
RU2552486C2 RU2013102485/10A RU2013102485A RU2552486C2 RU 2552486 C2 RU2552486 C2 RU 2552486C2 RU 2013102485/10 A RU2013102485/10 A RU 2013102485/10A RU 2013102485 A RU2013102485 A RU 2013102485A RU 2552486 C2 RU2552486 C2 RU 2552486C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hiv
subtype
genetic construct
irna
patients
Prior art date
Application number
RU2013102485/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013102485A (en
Inventor
Николай Андреевич Чуриков
Ольга Валерьевна Кретова
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран)
Priority to RU2013102485/10A priority Critical patent/RU2552486C2/en
Publication of RU2013102485A publication Critical patent/RU2013102485A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2552486C2 publication Critical patent/RU2552486C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medical and molecular genetics, as well as to gene therapy. What is described is a genetic construct producing siRNAs, which are inhibitors of type 1 subtype A human immunodeficiency virus replication. A cartridge genetic construct based on the GeneClip-U1-neo vector producing three siRNAs that are the inhibitors of type 1 human immunodeficiency virus replication and the human CCR gene. The construct anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 contains a fragment having a length of 30 bp and corresponding to a conservative region of a reverse transcriptase domain of the subtype A HIV-1 genome in Russian patients, a fragment having a length of 30 bp and corresponding to a conservative region of an integrase domain of the subtype A HIV-1 genome in Russian patients, as well as a 19 bp fragment corresponding to the iRNA of CCR5 gene.
EFFECT: technical result of the presented invention is developing effective anti-HIV preparations based on interfering RNAs (siRNAs) produced in cells by means of the introduced cartridge genetic construct, containing palindromes aimed at producing three siRNAs, two of which are targeted on targets in clinical versions of the subtype A HIV-1 in Russian patients, and tested with the use of a nonviral system.
3 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к областям медицинской и молекулярной генетики, а также к генотерапии и связано с использованием ранее выявленных нами двух мишеней для РНК-интерференции в вирусе иммунодефицита человека 1 типа (ВИЧ-1) субтипа А для создания кассетной генетической конструкции. На основе детального анализа последовательности нуклеотидов в двух мишенях с помощью глубокого секвенирования генома ВИЧ-1 субтипа А у больных в России предложены последовательности соответствующих siPHK, предназначенные для эффективного подавления продукции данных клинических вариантов ВИЧ-1 в клетках человека.The invention relates to the fields of medical and molecular genetics, as well as to gene therapy and is associated with the use of two previously identified two targets for RNA interference in human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) subtype A to create a cassette genetic construct. Based on a detailed analysis of the nucleotide sequence in two targets using deep sequencing of the HIV-1 subtype A genome in patients in Russia, sequences of the corresponding siRNAs are proposed to effectively suppress the production of these clinical HIV-1 variants in human cells.

Данная кассета экспрессируют две биологически активных анти-ВИЧ-1 siPHK, что приводит к атаке двух мишеней в транскриптах вируса и мощному ингибированию его репродукции в клетках человека. Указанная кассетная генетическая конструкция экспрессируют шпильки РНК, которые in vivo процессируются в биологически активные siPHK. Последние эффективно доставляются в белковые комплексы, осуществляющие разрезание транскриптов вируса, чем и достигается ингибирование его репродукции. Кроме того, данная кассета экспрессирует и биологически активную siPHK, атакующую мРНК гена CCR5 человека. Указанные ген кодирует ко-рецептор, облегчающий проникновение вируса в Т-лимфоциты человека. Такая генетическая конструкция может быть использована в медицине для генотерапии СПИДа и ВИЧ-инфекции, а также в научных исследованиях для мощного подавления продукции ВИЧ-1 субтипа А.This cassette expresses two biologically active anti-HIV-1 siRNA, which leads to an attack of two targets in the transcripts of the virus and a powerful inhibition of its reproduction in human cells. The indicated cassette genetic construct express RNA hairpins, which are processed in vivo into biologically active siRNAs. The latter are efficiently delivered to protein complexes that cut virus transcripts, thereby inhibiting its reproduction. In addition, this cassette expresses the biologically active siRNA attacking the mRNA of the human CCR5 gene. The indicated gene encodes a co-receptor facilitating the penetration of the virus into human T-lymphocytes. Such a genetic construct can be used in medicine for gene therapy of AIDS and HIV infection, as well as in scientific research for the powerful suppression of the production of HIV-1 subtype A.

В настоящее время основным подходом лечения СПИДа и ВИЧ-инфекции является назначение пациентам противовирусной химиотерапии, включающей препараты, действующие на ключевые ферменты ВИЧ-1 - обратную транскриптазу, интегразу, протеазу. Однако, несмотря на большое количество разработанных препаратов, существует проблема эффективности применяемой противовирусной терапии. Основная причина, объясняющая неэффективность лечения - адаптивный мутагенез вируса, приводящий к появлению вариантов вируса, обладающих устойчивостью к противовирусным препаратам. Серьезными проблемами являются также токсичность и высокая стоимость применяемых лекарственных средств.Currently, the main approach to treating AIDS and HIV infection is the appointment of antiviral chemotherapy for patients, including drugs that act on the key HIV-1 enzymes - reverse transcriptase, integrase, protease. However, despite the large number of developed drugs, there is a problem of the effectiveness of the applied antiviral therapy. The main reason for the treatment failure is adaptive mutagenesis of the virus, leading to the emergence of virus variants that are resistant to antiviral drugs. Toxicity and the high cost of the drugs used are also serious problems.

Известно применение рибозимов и антисмысловых РНК для терапии ВИЧ-инфекции [Dorman N. and Lever A.M. (2001) RNA-based gene therapy for HIV infection. HIV Med., 2, 114-122; Michienzi A., Conti L., Varano В., Prislei S., Gessani S., and Bozzoni I. (1998) Inhibition of human immunodeficiency virus type 1 replication by nuclear chimeric anti-HIV ribozymes in a human T lymphoblastoid cell line. Hum. Gene Ther., 9., 621-628; Veres G., Junker U., Baker J., Barske C., Kalfoglou C., Ilves H., Escaich S., Kaneshima H., and Bohnlein E. (1998) Comparative analysis of intracellularly expressed antisense RNAs as inhibitors of human immunodeficiency virus type 1 replication. J. Virol., 72, 1894-1901], которые блокируют несколько генов ВИЧ, что снижает его активность.Known use of ribozymes and antisense RNA for the treatment of HIV infection [Dorman N. and Lever A.M. (2001) RNA-based gene therapy for HIV infection. HIV Med., 2, 114-122; Michienzi A., Conti L., Varano B., Prislei S., Gessani S., and Bozzoni I. (1998) Inhibition of human immunodeficiency virus type 1 replication by nuclear chimeric anti-HIV ribozymes in a human T lymphoblastoid cell line. Hum. Gene Ther., 9., 621-628; Veres G., Junker U., Baker J., Barske C., Kalfoglou C., Ilves H., Escaich S., Kaneshima H., and Bohnlein E. (1998) Comparative analysis of intracellularly expressed antisense RNAs as inhibitors of human immunodeficiency virus type 1 replication. J. Virol., 72, 1894-1901], which block several HIV genes, which reduces its activity.

Наиболее близким к данному изобретению являются генетическая конструкция, обеспечивающая экспрессию siPHK внутри ВИЧ-инфицированных клеток организма (патент РФ №2425150, "Кассетная генетическая конструкция, экспрессирующая три биологически активные siPHK, эффективно атакующие транскрипты вируса иммунодефицита человека и гена CCR5 с помощью РНК-интерференции").Closest to this invention are a genetic construct that provides siRNA expression within HIV-infected cells of the body (RF patent No. 2425150, "Cassette genetic construct that expresses three biologically active siRNA, effectively attacking transcripts of the human immunodeficiency virus and CCR5 gene using RNA interference" )

Настоящее изобретение отличается тем, что (1) в настоящей генетической конструкции в середине находится шпилька, кодирующая siPHK, направленную не на RT, а на Int; (2) шпилька, находящаяся в начале конструкции, направленная на RT, содержит две нуклеотидные замены, соответствующие вариантам данной мишени у больных в России. Т.о., предлагаемая конструкция экспрессирует две siPHK, которые нацелены на мишени в RT и Int в вариантах ВИЧ-1 субтипа А у больных в России, а одна siPHK - на мРНК гена CCR5 человека, кодирующего клеточный ко-рецептор, вовлеченный в проникновение вируса в Т-лимфоциты. Данные о мишенях РНК-интерференции ВИЧ-1 субтипа А в клинических вариантах вируса, выделенных у больных в России, получены с помощью капиллярного и глубокого секвенирования и депонированы в GenBank (accession numbers: КС681847-КС681888).The present invention is characterized in that (1) in the present genetic construct in the middle is a hairpin encoding siRNA directed not to RT, but to Int; (2) the hairpin at the beginning of the construction, aimed at RT, contains two nucleotide substitutions corresponding to variants of this target in patients in Russia. Thus, the proposed construct expresses two siPHKs that target RT and Int targets in HIV-1 subtype A variants in patients in Russia, and one siPHK expresses on the mRNA of the human CCR5 gene encoding the cell co-receptor involved in penetration virus into T lymphocytes. Data on HIV-1 subtype A RNA interference targets in the clinical variants of the virus isolated from patients in Russia were obtained using capillary and deep sequencing and deposited in GenBank (accession numbers: KS681847-KS681888).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является использование двух ранее выявленных мишеней РНК-интреференции в ВИЧ-1 (патент РФ 2385939) и одной мишени в мРНК CCR5 (Патент РФ 2425150) для подавления продукции вариантов вируса у больных в России. Данная кассетная генетическая конструкция содержит три палиндрома, предназначенные для образования шпилек РНК. Экспрессия такой конструкции в клетках человека приводит к образованию трех интерферирующих РНК (siPHK). Предлагаемая генетическая конструкция кодирует биологически активные siPHK, которые были отобраны с помощью невирусной тест-системы с использованием культур клеток человека.The technical result of the invention is the use of two previously identified targets of RNA interference in HIV-1 (RF patent 2385939) and one target in CCR5 mRNA (RF Patent 2425150) to suppress the production of virus variants in patients in Russia. This cassette genetic construct contains three palindromes designed to form RNA hairpins. Expression of this construct in human cells leads to the formation of three interfering RNAs (siRNA). The proposed genetic construct encodes biologically active siRNAs that were selected using a non-viral test system using human cell cultures.

Представленный технический результат достигается путем создания кассетной генетической конструкции на базе вектора GeneClip™U1 Neomycin (Ac. number AY 745746), http://www.promega.eom/pnotes/89/l12416 21/12416 21.pdf.The technical result presented is achieved by creating a cassette genetic construct based on the GeneClip ™ U1 Neomycin vector (Ac. Number AY 745746), http: //www.promega.eom/pnotes/89/l12416 21/12416 21.pdf.

Созданная генетическая конструкция anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 длиной 207 bp содержит вставку ДНК, указанную в Таблице 1.The constructed anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 genetic construct of 207 bp length contains the DNA insert shown in Table 1.

Таблица 1.Table 1.

Кассетная генетическая конструкция anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8, экспрессирующая три биологически активные siPHKThe anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 cassette genetic construct expressing three biologically active siRNAs

Figure 00000001
Figure 00000001

В Таблице 1 указаны 19-30 bp последовательности, соответствующие транскриптам вируса или мРНК CCR5. Строчными буквами жирным шрифтом в следующем порядке указаны области соответствующие: смысловой цепи мРНК обратной транскриптазы вируса, ее антисмысловой цепи; смысловой цепи мРНК Int вируса, ее антисмысловой цепи; смысловой цепи мРНК гена CCR5, ее антисмысловой цепи. Последовательности ДНК представлены в ориентации 5′-3′. Строчными буквами показаны тексты петель и спейсеров, содержащих искусственные сайты для рестриктаз EcoRI или BamHI (жирные строчные буквы). Петли образуются в транскрипте после отжига комплементарных областей палиндромов. Тексты генетической конструкции соответствуют мишеням в штаммах ВИЧ-1 субтипа А, выделенных у больных в России. Нумерация области гена CCR5 указана по последовательности GenBank - U54994. Указанная конструкция предназначена для поражения двух областей мРНК, кодирующих консервативные области обратной транскриптазы (RT) и интегразы (Int) вируса и 5′ области мРНК гена CCR5 человека в области первых кодонов. Затенены нуклеотидные замены в мишенях RT и Int, характерные для ВИЧ-1 субтипа А у больных в России.Table 1 shows 19-30 bp sequences corresponding to transcripts of the virus or CCR5 mRNA. The lower case letters in bold in the following order indicate the regions corresponding to: the sense strand of the mRNA reverse transcriptase of the virus, its antisense strand; sense strand of mRNA Int virus, its antisense strand; sense chain mRNA of the CCR5 gene, its antisense chain. DNA sequences are presented in 5′-3 ′ orientation. The lowercase letters indicate the texts of loops and spacers containing artificial sites for restriction enzymes EcoRI or BamHI (bold lowercase letters). Loops are formed in the transcript after annealing the complementary regions of the palindromes. The texts of the genetic construct correspond to the targets in the HIV-1 subtype A strains isolated from patients in Russia. The numbering of the CCR5 gene region is indicated by the sequence GenBank - U54994. This design is designed to defeat two regions of mRNA encoding conserved regions of reverse transcriptase (RT) and integrase (Int) of the virus and 5 ′ region of the human CCR5 gene mRNA in the region of the first codons. The nucleotide substitutions in the RT and Int targets, characteristic for HIV-1 subtype A in patients in Russia, are obscured.

В Таблице 2 представлены отличия в мишенях вируса из базы данных - HIV-1 subtype А, номер последовательности в GenBank - AF316544, изолят ВИЧ-1 субтипа А из Конго; и в клинических вариантах вируса субтипа А, выделенных у больных в России.Table 2 shows the differences in virus targets from the database — HIV-1 subtype A, GenBank sequence number AF316544, HIV-1 subtype A isolate from Congo; and in clinical variants of the subtype A virus isolated from patients in Russia.

Таблица 2.Table 2.

Мишени РНК-интерференции anti-HIV-1R и anti-HIV-3R у больных а России, соответствующие областям RT и IntTarget RNA interference anti-HIV-1R and anti-HIV-3R in patients in Russia, corresponding to the regions of RT and Int

Figure 00000002
Figure 00000002

В мишенях, направленной на мРНК обратной транскриптазы и интегразы, выявлены отличия, характерные для генома вируса у больных в России (затенением указаны по две позиции нуклеотидных замен). Известно, что даже единичные отличия между мишенью и siPHK могут существенно ослабить эффективность РНК-интерференции. Следовательно, знание последовательности нуклеотидов в мишенях клинических вариантов ВИЧ-1 субтипа А позволяет создать генетические конструкции, эффективно поражающие транскрипты вируса и его продукцию у больных.In targets directed to reverse transcriptase and integrase mRNA, differences were found that are characteristic of the virus genome in patients in Russia (two positions of nucleotide substitutions are indicated by shading). It is known that even single differences between the target and siRNA can significantly weaken the efficiency of RNA interference. Therefore, knowledge of the nucleotide sequence in the targets of the clinical variants of HIV-1 subtype A allows you to create genetic constructs that effectively affect the transcripts of the virus and its production in patients.

Указанную генетическую конструкцию тестировали с помощью невирусной системы. Данная система предназначена для количественной оценки биологической активности siPHK, которые образуются in vivo при экспрессии генетических конструкций. Она создана на базе вектора psiCHECK™-2 (Promega, номер последовательности в GenBank AY535007). Вектор содержит ген люциферазы светлячка и ген люциферазы коралла (Renilla). Указанные люцифезазы вызывают свечение разной длины волны, и их экспрессию можно измерять с помощью люминометра. В 3′ концевую некодирующую область гена Renilla вставляли короткие области генома вируса (домены), соответствующие выбранным мишеням РНК-интерференции в транскриптах вируса. Домены получали с помощью химического синтеза олигонуклеотидов ДНК. В Таблице 2 представлены тексты доменов, которые клонировали в векторе psiCHECK™-2 по сайтам рестриктаз XhoI и NotI.The indicated genetic construct was tested using a non-viral system. This system is designed to quantify the biological activity of siRNAs, which are formed in vivo during the expression of genetic constructs. It is based on the psiCHECK ™ -2 vector (Promega, GenBank sequence number AY535007). The vector contains the firefly luciferase gene and the coral luciferase gene (Renilla). These lucifezases cause luminescence of different wavelengths, and their expression can be measured using a luminometer. In the 3 ′ terminal non-coding region of the Renilla gene, short regions of the virus genome (domains) corresponding to the selected RNA interference targets in virus transcripts were inserted. Domains were obtained by chemical synthesis of DNA oligonucleotides. Table 2 presents the texts of the domains that were cloned in the psiCHECK ™ -2 vector at the XhoI and NotI restriction enzyme sites.

Таблица 3.Table 3.

Мишени РНК-интерференции, клонированные в векторе psiCHECK-2 для тестирования ее эффективности в невирусной системеRNA interference targets cloned in psiCHECK-2 vector to test its effectiveness in the non-viral system

Figure 00000003
Figure 00000003

В Таблице 3 строчными буквами показаны области, содержащие сайты рестрикции эндонуклеаз XhoI и NotI, а также два спейсера между фрагментами генома HIV-1 (мишени HIV-1R и HIV-3R) и кДНК CCR5. Жирным шрифтом показаны области генома клинических вариантов вируса в России и кДНК CCR5, которые соответствуют мишеням РНК-интерференции.In Table 3, lowercase letters indicate regions containing the restriction sites of the endonucleases XhoI and NotI, as well as two spacers between fragments of the HIV-1 genome (targets HIV-1R and HIV-3R) and CCR5 cDNA. Bold areas of the genome of the clinical variants of the virus in Russia and CCR5 cDNA that correspond to RNA interference targets are shown.

Тестирование биологической активности кассеты проводят в экспериментах по ко-трансфекции культуральных клеток человека. При этом используют два препарата ДНК: кассетной генетической конструкции, содержащей промотор U1 РНК полимеразы II и кодирующей три siPHK, а также ДНК-плазмиды, созданной на базе вектора psi-CHECK-2, содержащей три клонированных домена, соответствующих данным siPHK (мишеням РНК-интерференции) (Таблица 3). В клетках человека на генетических конструкциях экспрессируется вставка, содержащая палиндромы. Синтезированная РНК образует шпильки, которые являются природным субстратом Дайсера, фермента, вырезающего 21 нуклеодидный дуплекс РНК из шпильки. Если Дайсер работает на дуплексе РНК длиной более 19 пар нуклеотидов (природный субстрат), то далее он, оставаясь связанным с двуспиральной siPHK, активно участвует также и в ее "загрузке" в белковый комплекс RISC. В данном комплексе происходит "раскручивание" цепей siPHK и освобождение его от одной из них (от так называемой "passenger"-цепи). Если в комплексе остается антисмысловая siPHK, то она используется как "наводчик", узнающий комплементарную мишень в транскриптах клетки. После связывания комплекса с соответствующей мРНК происходит ее разрезание одним из его белков, что приводит к выключению экспрессии соответствующего гена вируса и нарушает его размножение в клетке-хозяине. В трансфецированных клетках мРНК Renilla, содержащая в 3′-некодирующей области испытываемую мишень РНК-интерференции, разрезается, что приводит к резкому снижению голубого свечения, вызываемого данной люциферазой (478 nm). Желто-зеленое свечение, вызываемое люциферазой светлячка Photinus pyralis (557 nm), кодируемой той же ДНК psiCHECK-2, служит внутренним контролем.Testing the biological activity of the cassette is carried out in experiments on co-transfection of human culture cells. Two DNA preparations are used: a cassette genetic construct containing the U1 RNA polymerase II promoter and coding for three siPHKs, as well as a DNA plasmid based on the psi-CHECK-2 vector containing three cloned domains corresponding to these siPHKs (RNA targets interference) (table 3). In human cells, an insert containing palindromes is expressed on genetic constructs. The synthesized RNA forms hairpins, which are a natural substrate of Dicer, an enzyme that cuts out 21 nucleotide duplex RNAs from hairpins. If Dicer works on an RNA duplex of more than 19 pairs of nucleotides in length (a natural substrate), then, remaining connected with the double-stranded siRNA, it also actively participates in its “loading” into the RISC protein complex. In this complex, the siRNA chains are “untwisted” and released from one of them (from the so-called “passenger” chain). If the antisense siRNA remains in the complex, then it is used as a “gunner,” recognizing a complementary target in cell transcripts. After the complex is bound to the corresponding mRNA, it is cut by one of its proteins, which leads to the expression of the corresponding virus gene being turned off and its reproduction in the host cell being disrupted. In transfected cells, Renilla mRNA containing the test target of RNA interference in the 3′-non-coding region is cut, which leads to a sharp decrease in the blue glow caused by this luciferase (478 nm). The yellow-green glow caused by the firefly luciferase Photinus pyralis (557 nm) encoded by the same psiCHECK-2 DNA serves as an internal control.

В настоящем исследовании использовали одиннадцать критериев для отбора последовательностей мишеней РНК-интерференции в мРНК гена CCR5. Они важны для того, чтобы именно антисмысловая цепь siPHK оставалась в комплексе RISC. Каждая из приведенных в Таблице 1 вставок в генетических конструкциях соответствует, по крайней мере, десяти из одиннадцати ниже перечисленных критериев, которые использовались для отбора коровых 19-нуклеотидных последовательностей siPHK:In this study, eleven criteria were used to select sequences of RNA interference targets in the mRNA of the CCR5 gene. They are important in order for the siRNA antisense chain to remain in the RISC complex. Each of the insertions in the genetic constructs shown in Table 1 corresponds to at least ten of the eleven criteria listed below that were used to select the siRNA core 19 nucleotide sequences:

- состав G/C 30-52%,- composition G / C 30-52%,

- не менее 3 A/U в позициях 15-19 смысловой цепи,- at least 3 A / U in positions 15-19 of the sense circuit,

- отсутствие внутренних повторов,- lack of internal repetitions,

- А в позиции 19 смысловой цепи,- And in position 19 of the sense chain,

- А в позиции 3 смысловой цепи,- And in position 3 of the sense chain,

- U в позиции 10 смысловой цепи,- U at position 10 of the sense chain,

- отсутствие G/C в позиции 19 смысловой цепи,- lack of G / C at position 19 of the sense chain,

- отсутствие G в позиции 13 смысловой цепи,- the absence of G at position 13 of the sense chain,

- отсутствие гомополимерных трактов (А)4-5 или (Т)4-5 в смысловой цепи,- the absence of homopolymer paths (A) 4-5 or (T) 4-5 in the sense circuit,

- локализация мишени в консервативном районе генома вируса,- localization of the target in the conservative region of the virus genome,

- отсутствие гомологии с известными транскриптами генома человека.- lack of homology with known transcripts of the human genome.

Часть вышеперечисленных критериев отбора биологически активных siPHK опубликована [Reynolds A., Leake D., Boese Q., Scaringe S., Marshall W.S., Khvorova A. (2004) Rational siRNA design for RNA interference. Nature Biotechnol. 22, 326-330] и представлена на сайте http://www.dharmacon.com.Some of the above criteria for the selection of biologically active siRNAs are published [Reynolds A., Leake D., Boese Q., Scaringe S., Marshall W.S., Khvorova A. (2004) Rational siRNA design for RNA interference. Nature Biotechnol. 22, 326-330] and is available at http://www.dharmacon.com.

Приведенная в Таблице 1 кассетная генетическая конструкция обеспечивают целенаправленное воздействие на мРНК вариантов вируса в России с помощью соответствующих двух siPHK, а также на мРНК CCR5. Терапевтическим результатом такого воздействия является подавление репродукции вариантов ВИЧ-1 субтипа А у больных в России.The cassette genetic construct shown in Table 1 provides a targeted effect on the mRNA of virus variants in Russia using the corresponding two siRNAs, as well as on CCR5 mRNA. The therapeutic result of this effect is the suppression of the reproduction of HIV-1 subtype A variants in patients in Russia.

Для вируса иммунодефицита человека первого типа характерно быстрое возникновение и отбор мутантных вариантов, обладающих резистентностью к различным противовирусным препаратам. Для решения проблемы вирусной изменчивости получена кассетная генетическая конструкция, атакующая разные мишени и поэтому в значительной степени не зависящая от изменчивости вируса.The first type of human immunodeficiency virus is characterized by the rapid onset and selection of mutant variants that are resistant to various antiviral drugs. To solve the problem of viral variability, a cassette genetic construct was obtained that attacks different targets and therefore is largely independent of the variability of the virus.

На фиг.1 приведена физическая карта вектора GeneClipU1-neo.Figure 1 shows the physical map of the vector GeneClipU1-neo.

На фиг.2 приведена физическая карта вектора psiCHECK-2.Figure 2 shows the physical map of the vector psiCHECK-2.

На фиг.3 представлены результаты проверки эффективности РНК-интерференции, вызываемой созданной кассетной генетической конструкцией на невирусной тест-системе.Figure 3 presents the results of testing the effectiveness of RNA interference caused by the created cassette genetic construct on a non-viral test system.

Пример 1. Описание генетической конструкции и способа ее полученияExample 1. Description of the genetic construct and method for its preparation

Вектор GeneClipU1-neo зарегистрирован в GenBank (Accession # AC AY745746), имеет размер 4,758 kb (kilobases - тысяча пар оснований) и характеризуется тем, что содержит:The GeneClipU1-neo vector is registered in GenBank (Accession # AC AY745746), has a size of 4,758 kb (kilobases - one thousand base pairs) and is characterized in that it contains:

старт-сайт РНК полимеразы Т7: 1R7 polymerase T7 start site: 1

U1 промотор РНК полимеразы II человека: 46-438U1 human RNA polymerase II promoter: 46-438

10 bp спейсер: 439-44810 bp spacer: 439-448

U1 терминатор: 449-465U1 terminator: 449-465

промотор РНК полимеразы SP6: 527-546RNA polymerase promoter SP6: 527-546

ранний энхансер/промотор вируса SV40: 798-1216early enhancer / promoter of the SV40 virus: 798-1216

сигнал начала репликации вируса SV40: 1114-1179SV40 virus replication start signal: 1114-1179

ген neo: 1251-2045neo gene: 1251-2045

синтетический поли(А): 2080-2128synthetic poly (A): 2080-2128

ген β-лактамазы: 3080-3940β-lactamase gene: 3080-3940

промотор РНК полимеразы Т7: 4742-3.T7 polymerase RNA promoter: 4742-3.

В данный вектор, который поставляется Promega в линейной форме, вставляют химически синтезированные олигонуклеотиды ДНК, которые соответствуют генетическим конструкциям, продуцирующим шпильки РНК (Таблица 1).Chemically synthesized DNA oligonucleotides that correspond to genetic constructs producing RNA hairpins are inserted into this vector, which is supplied by Promega in a linear form (Table 1).

Вектор psiCHECK-2 зарегистрирован в GenBank (Accession # AY535007), имеет размер 6,27 kb и характеризуется тем, что содержит:The psiCHECK-2 vector is registered in GenBank (Accession # AY535007), has a size of 6.27 kb and is characterized in that it contains:

ранний энхансер/промотор вируса SV40: 7-425early enhancer / promoter of the SV40 virus: 7-425

химерный интрон: 489-621chimeric intron: 489-621

промотор РНК полимеразы Т7: 666-684T7 polymerase RNA promoter: 666-684

ген люциферазы Relilla: 694-1629Relilla luciferase gene: 694-1629

полилинкер: 1636-1680polylinker: 1636-1680

синтетический поли(А): 1688-1736synthetic poly (A): 1688-1736

промотор HSK-TK: 1744-2496HSK-TK promoter: 1744-2496

ген люциферазы светлячка: 2532-4184firefly luciferase gene: 2532-4184

поздний сигнал поли(А) SV40: 4219-4440late signal poly (A) SV40: 4219-4440

ген β-лактамазы: 4587-5447.β-lactamase gene: 4587-5447.

В данном векторе в сайты XhoI и NotI полилинкера вставляют химически синтезированные олигонуклеотиды ДНК, которые соответствуют выбранным мишеням РНК-интерференции (Таблица 2).In this vector, chemically synthesized DNA oligonucleotides that correspond to the selected RNA interference targets are inserted into the XhoI and NotI sites of the polylinker (Table 2).

Пример 2. Оценка эффективности РНК-интерференции, вызываемой созданными генетическими конструкциями в невирусной системеExample 2. Evaluation of the effectiveness of RNA interference caused by the created genetic constructs in the non-viral system

Накануне проведения ко-трансфекции (за 18-20 часов) клетки НЕК293 рассевают в лунки 24-луночного планшета Nunc - по 50 тыс. клеток в 500 мкл культуральной среды DMEM (ПанЭко), содержащей глютамин и сыворотку (полная среда), на лунку. В день эксперимента готовят пробы ДНК для ко-трансфекции при комнатной температуре следующим образом (на одну экспериментальную точку). В 200 мкл среды DMEM, не содержащей сыворотки (SFM), добавляют 100 ng ДНК генетической конструкции в векторе GeneClip-U1-neo (см. Таблицу 1) и 10 ng ДНК плазмиды, содержащий соответствующие клонированные домены в векторе psiCHECK-2 (см. Таблицу 2). После перемешивания добавляют 1 мкл свежеразмороженного реагента TransFast (Promega), встряхивают смесь и инкубируют ее 15 мин. Затем отсасывают среду из лунок с "сидящими" клетками, встряхивают пробирку со смесью ДНК-TransFast и сразу добавляют смесь в лунки с клетками. После инкубации 1 час при 37°C в CO2-инкубаторе добавляют в лунки по 600 мкл среды с сывороткой, перемешивают и инкубируют планшет 48-72 час.On the eve of co-transfection (in 18–20 hours), HEK293 cells are seeded into the wells of a 24-well Nunc tablet — 50 thousand cells per 500 μl of DMEM (PanEco) culture medium containing glutamine and serum (complete medium) per well. On the day of the experiment, DNA samples are prepared for co-transfection at room temperature as follows (per experimental point). To 200 μl of serum-free DMEM medium (SFM), 100 ng of the DNA of the genetic construct in the GeneClip-U1-neo vector (see Table 1) and 10 ng of plasmid DNA containing the corresponding cloned domains in the psiCHECK-2 vector (see Table 2). After mixing, add 1 μl of freshly thawed TransFast reagent (Promega), shake the mixture and incubate for 15 minutes. Then the medium is aspirated from the wells with “sitting” cells, the tube with the DNA-TransFast mixture is shaken and the mixture is immediately added to the wells with cells. After an incubation of 1 hour at 37 ° C in a CO 2 incubator, 600 μl of serum medium are added to the wells, the plate is stirred and incubated for 48-72 hours.

Для измерения экспрессии люцифераз среду над клетками в лунках планшета отсасывают, добавляют 100 мкл раствора трипсина-ЭДТА (ПанЭко) на лунку, после 10 мин инкубации при 37°C в CO2-инкубаторе добавляют по 100 мкл полной среды, переносят полностью суспензию клеток в пробирку эппердорф на 0.5 мл, осаждают центрифугированием при комнатной температуре в центрифуге Eppendorf (5 мин - 2000 rpm), надосадочную жидкость отсасывают, суспендируют клетки в 70 мкл 1xPBS и проводят измерение свечения люцифераз светлячка и Renilla согласно рекомендациям к набору Dual-Luciferase Reporter Assay System (Promega) на люминометре Reporter Microplate Luminometer (Turner BioSystems). На фиг.3 показаны результаты испытания генетических конструкций на невирусной системе. Видно, что генетические конструкции специфически подавляют экспрессию мишеней на 60-96%.To measure luciferase expression, the medium above the cells in the wells of the plate is aspirated, 100 μl of trypsin-EDTA (PanEco) solution are added per well, after 10 min of incubation at 37 ° C in a CO 2 incubator, 100 μl of complete medium are added, and the cell suspension is completely transferred to 0.5 ml Eperdorf tube, precipitated by centrifugation at room temperature in an Eppendorf centrifuge (5 min - 2000 rpm), the supernatant was aspirated, the cells were suspended in 70 μl of 1xPBS and luminescent firefly and Renilla fluorescence was measured according to the recommendations for the Dual-Luciferase Reporter A kit ssay System (Promega) on the Reporter Microplate Luminometer (Turner BioSystems). Figure 3 shows the results of testing genetic constructs on a non-viral system. It is seen that genetic constructs specifically suppress target expression by 60-96%.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 приведена физическая карта вектора, который использовался для создания кассетной генетической конструкции, вызывающей РНК-интерференцию, направленную против транскриптов вируса и мРНК CCR5. Указаны ген устойчивости к ампициллину (Амп), сайт полиаденилирования и энхансер SV40.Figure 1 shows the physical map of the vector, which was used to create a cassette genetic construct that causes RNA interference directed against transcripts of the virus and CCR5 mRNA. Ampicillin resistance gene (Amp), polyadenylation site and SV40 enhancer are indicated.

На фиг.2 приведена физическая карта вектора, который использовался в невирусной системе для количественной оценки эффективности РНК-интерференции, вызываемой созданной кассетной генетической конструкцией. Указаны ген устойчивости к ампициллину (Амп), сайт полиаденилирования и энхансер SV40.Figure 2 shows the physical map of the vector that was used in the non-viral system to quantify the effectiveness of RNA interference caused by the generated cassette genetic construct. Ampicillin resistance gene (Amp), polyadenylation site and SV40 enhancer are indicated.

На фиг.3 представлены данные испытания конструкции в невирусной системе. Приведены данные в % к эффекту генетической конструкции anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 к исходному вектору GeneClip-U1-neo, не содержащему вставки или содержащему "рандомизированную" последовательность (rand.) мишеней; HIV-1R - мишень, соответствующая области RT у больных в России; HIV-3R - мишень, соответствующая области Int у больных в России; 1R-3R-CCR5 - мишени для двух вышеуказанных siPHK и для siPHK, направленной на мРНКгена CCR5.Figure 3 presents the test data of the design in a non-viral system. Data are presented in% on the effect of the anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 genetic construct to the original GeneClip-U1-neo vector that does not contain an insert or contains a “randomized” sequence of targets; HIV-1R is the target corresponding to the RT region in patients in Russia; HIV-3R — target corresponding to the Int region in patients in Russia; 1R-3R-CCR5 are targets for the two above siRNAs and for siRNA directed to CCR5 mRNA.

Claims (1)

Кассетная генетическая конструкция anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 на основе вектора GeneClip-U1-neo, содержащего вставку, указанную в Таблице 1, продуцирующая три siPHK - ингибиторы репродукции вируса иммунодефицита человека 1 типа, субтипа А, и экспрессии гена CCR5 человека - и содержащая два фрагмента генома ВИЧ-1 субтипа А, выявленного у больных в России, соответствующие консервативным районам домена обратной транскриптазы и интегразы, а также 19 bp область, соответствующую гену CCR5 (приведена в третьей строке):
Figure 00000004

где строчными буквами показаны области петель между частями палиндромов, способными образовать двуспиральные дуплексы.
The cassette genetic construct of anti-HIV-1R-anti-HIV-3R-anti-CCR5-8 based on the GeneClip-U1-neo vector containing the insert shown in Table 1 producing three siRNA inhibitors of the reproduction of human immunodeficiency virus type 1, subtype A, and human CCR5 gene expression - and containing two fragments of the HIV-1 genome of subtype A, detected in patients in Russia, corresponding to conservative regions of the domain of reverse transcriptase and integrase, as well as the 19 bp region corresponding to the CCR5 gene (shown in the third line):
Figure 00000004

where lowercase letters indicate the areas of loops between the parts of the palindromes, capable of forming double-spiral duplexes.
RU2013102485/10A 2013-01-21 2013-01-21 CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS RU2552486C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102485/10A RU2552486C2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102485/10A RU2552486C2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013102485A RU2013102485A (en) 2014-08-10
RU2552486C2 true RU2552486C2 (en) 2015-06-10

Family

ID=51354760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013102485/10A RU2552486C2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552486C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650774C1 (en) * 2017-01-31 2018-04-17 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) Effective targets of rna interference in the genom of hiv-1 and dyser's substrates are used for their disorder

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080003658A1 (en) * 2001-09-13 2008-01-03 Xiao-Feng Qin Method for expression of small antiviral rna molecules within a cell
RU2385939C1 (en) * 2008-08-29 2010-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Genetic makers attacking six new rna interference targets in transcripts of human immunodeficiency virus type 1 and suppressing virus reproduction in human cells
RU2425150C1 (en) * 2009-11-23 2011-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН CARTRIDGE GENETIC MAKER EXPRESSING THREE BIOLOGICALLY ACTIVE siPHK, EFFECTIVELY ATTACKING HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS AND CCR5 GENE TRANSCRIPTS BY MEANS OF RNA-INTERFERENCE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080003658A1 (en) * 2001-09-13 2008-01-03 Xiao-Feng Qin Method for expression of small antiviral rna molecules within a cell
RU2385939C1 (en) * 2008-08-29 2010-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Genetic makers attacking six new rna interference targets in transcripts of human immunodeficiency virus type 1 and suppressing virus reproduction in human cells
RU2425150C1 (en) * 2009-11-23 2011-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН CARTRIDGE GENETIC MAKER EXPRESSING THREE BIOLOGICALLY ACTIVE siPHK, EFFECTIVELY ATTACKING HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS AND CCR5 GENE TRANSCRIPTS BY MEANS OF RNA-INTERFERENCE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650774C1 (en) * 2017-01-31 2018-04-17 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) Effective targets of rna interference in the genom of hiv-1 and dyser's substrates are used for their disorder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013102485A (en) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9163241B2 (en) Cell-type specific aptamer-siRNA delivery system for HIV-1 therapy
Sun et al. Multi-miRNA hairpin method that improves gene knockdown efficiency and provides linked multi-gene knockdown
JP7017247B2 (en) Combination Vectors and Methods for Treating Cancer
Nishitsuji et al. Effective suppression of human immunodeficiency virus type 1 through a combination of short-or long-hairpin RNAs targeting essential sequences for retroviral integration
EP1931806B1 (en) Pkr activation via hybridization chain reaction
US8067572B2 (en) Hybrid interfering RNA
US8318921B2 (en) Triggered RNAi
US8497364B2 (en) Triggered RNAi
CN105960459A (en) Inhibition of NEAT1 for treatment of solid tumors
EP1799824A2 (en) Nucleic acids against viruses, in particular hiv
US20170283802A1 (en) Design of nucleic acid binding molecules with non-watson crick and non-canonical pairing based on artificial mutation consensus sequences to counter escape mutations
US9222090B2 (en) RNA interference target for treating AIDS
RU2425150C1 (en) CARTRIDGE GENETIC MAKER EXPRESSING THREE BIOLOGICALLY ACTIVE siPHK, EFFECTIVELY ATTACKING HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS AND CCR5 GENE TRANSCRIPTS BY MEANS OF RNA-INTERFERENCE
JP4545091B2 (en) Oligoribonucleotide or peptide nucleic acid that inhibits the function of hepatitis C virus
RU2385939C1 (en) Genetic makers attacking six new rna interference targets in transcripts of human immunodeficiency virus type 1 and suppressing virus reproduction in human cells
RU2630644C1 (en) Cartridge genetic construct expressing two biologically active sirnas effectively attacking targets in mrna of vpu and env genes of hiv-1 subtype a in russian patients, and one sirna aimed at ccr5 gene mrna
RU2552486C2 (en) CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS TARGETED TO iRNA OF REVERSE TRANSCRIPTASE AND INTEGRASE, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS
RU2552607C2 (en) CARTRIDGE GENETIC CONSTRUCT EXPRESSING TWO BIOLOGICALLY ACTIVE siRNAS EFFECTIVELY ATTACKING SUBTYPE A HIV-1 TRANSCRIPTS, AND ONE siRNA TARGETED TO iRNA OF CCR5 GENE IN RUSSIAN PATIENTS
RU2607381C1 (en) Cassette genetic construct expressing two biologically active sirna, effectively attacking targets in reverse transcriptase mrna of subtype a hiv-1 in russian patients, and one sirnk targeted to mrna of ccr5 gene
KR20100038429A (en) Linear double-stranded rna molecule interfering with different target genes
JP2015109842A (en) Oligoribonucleotide or peptide nucleic acid capable of inhibiting activity of hepatitis c virus
Ren et al. Construction, modification and evaluation of apolipoprotein AI promoter-driven shRNA expression vectors against hTERT
RU2650774C1 (en) Effective targets of rna interference in the genom of hiv-1 and dyser's substrates are used for their disorder
JP4505566B2 (en) Lung cancer therapeutic agent
Earl The Effects of miR-4492 on Nos1ap/CAPON and its Intragenic miRNAs in PC-3 Cells