RU2775914C2 - Method for amplification of nucleic acids of heavy and light chains of human immunoglobulins for the creation of recombinant antibodies, primer compositions (variants) - Google Patents

Method for amplification of nucleic acids of heavy and light chains of human immunoglobulins for the creation of recombinant antibodies, primer compositions (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2775914C2
RU2775914C2 RU2020137321A RU2020137321A RU2775914C2 RU 2775914 C2 RU2775914 C2 RU 2775914C2 RU 2020137321 A RU2020137321 A RU 2020137321A RU 2020137321 A RU2020137321 A RU 2020137321A RU 2775914 C2 RU2775914 C2 RU 2775914C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplification
primers
immunoglobulin
cdna
pcr
Prior art date
Application number
RU2020137321A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020137321A (en
Inventor
Максим Александрович Марьин
Виктория Валерьевна Фирстова
Мария Андреевна Шкуратова
Алена Сергеевна Карцева
Марина Владимировна Силкина
Наталья Алексеевна Зенинская
Алена Константиновна Рябко
Яна Олеговна Романенко
Игорь Георгиевич Шемякин
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека filed Critical Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Publication of RU2020137321A publication Critical patent/RU2020137321A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2775914C2 publication Critical patent/RU2775914C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology, in particular to the method for amplification of nucleic acids of the heavy and light chain of human immunoglobulins.
EFFECT: invention makes it possible to reduce the probability of false-negative amplification, increasing the probability of successful amplification of cDNA antibodies with rarely occurring alleles of V gene segments.
1 cl, 16 dwg, 6 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, биоинженерии, биофармакологии, может быть использовано для конструирования и препаративной (непромышленной) наработки рекомбинантных полностью человеческих антител, специфичных в отношении антигена интереса.The invention relates to the field of biotechnology, bioengineering, biopharmacology, and can be used for the design and preparative (non-industrial) production of recombinant fully human antibodies specific for the antigen of interest.

Антитела способны специфично связываться с чужеродными молекулами и инфекционными агентами и нейтрализовать их. Поэтому медицинские препараты с доказанной клинической эффективностью, включающие мишень-специфичные моноклональные антитела как действующее вещество или как компонент терапевтической композиции, уже активно выпускаются, а данное направление успешно развивается последние два десятилетия. Наиболее перспективными для терапевтического применения являются полностью человеческие моноклональные антитела. Они характеризуются меньшей иммуногенностью по сравнению с гуманизированными и химерными моноклональными антителами. К первой половине 2020 года Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в совокупности с Европейским агентством лекарственных средств (EMA) одобрено около 40 полностью человеческих терапевтических антител в качестве терапевтических препаратов. Большинство из них сертифицировано за последние 5 лет.Antibodies are able to specifically bind to foreign molecules and infectious agents and neutralize them. Therefore, medicinal products with proven clinical efficacy, including target-specific monoclonal antibodies as an active substance or as a component of a therapeutic composition, are already being actively produced, and this direction has been successfully developed over the past two decades. The most promising for therapeutic use are fully human monoclonal antibodies. They are less immunogenic than humanized and chimeric monoclonal antibodies. By the first half of 2020, the US Food and Drug Administration (FDA), in conjunction with the European Medicines Agency (EMA), has approved approximately 40 fully human therapeutic antibodies as therapeutic agents. Most of them have been certified in the last 5 years.

Наиболее безопасными с точки зрения иммуногенности считаются нативно спаренные антитела, сформированные в живом организме (in vivo). Их фрагменты закодированы в геноме клеток зародышевой линии человека, поэтому будут минимально восприняты организмом как чужеродные молекулы. Существует несколько основных способов получения человеческих антител с нативно спаренными вариабельными домена тяжелой и легкой цепи (VH и VL). Один из способов предполагает работу с единичными иммуноглобулин-продуцирующими клетками. Как правило, это клетки периферической крови: плазмобласты или В-лимфоциты памяти с переключенным классом иммуноглобулина. Однако также можно использовать плазматические клетки (лимфоцитарные плазмоциты) из вторичных лимфоидных органов глоточного лимфатического кольца. Из изолированных по одиночке с помощью микроманипулятора или флюоресцетного сортинга (FACS) клеток амплифицируют кДНК, кодирующую вариабельные домены цепей иммуноглобулина, а затем, при необходимости добавляя недостающие (не амплифицированные) константные участки с помощью генной инженерии, получают гены полноразмерного рекомбинантного антитела в плазмидных векторах для эукариотической экспрессии.In terms of immunogenicity, natively paired antibodies formed in a living organism (in vivo) are considered the safest. Their fragments are encoded in the genome of human germline cells, so they will be minimally perceived by the body as foreign molecules. There are several main ways to obtain human antibodies with natively paired heavy and light chain variable domains (V H and V L ). One method involves working with single immunoglobulin-producing cells. As a rule, these are peripheral blood cells: plasmablasts or memory B-lymphocytes with a switched class of immunoglobulin. However, plasma cells (lymphocytic plasmocytes) from the secondary lymphoid organs of the pharyngeal lymphatic ring can also be used. From single cells isolated using a micromanipulator or fluorescence sorting (FACS) cells, cDNA encoding the variable domains of immunoglobulin chains is amplified, and then, if necessary, adding the missing (not amplified) constant regions using genetic engineering, genes of a full-size recombinant antibody are obtained in plasmid vectors for eukaryotic expression.

Единичные первичные клетки периферической крови содержат крайне малое количество РНК: 10-30 пкг фракции тотальной РНК, среди которой доля мРНК не превышает 5%. Различные транскрипты легкой и тяжелой цепи иммуноглобулинов не имеют постоянного нуклеотидного состава в 5′-области, поскольку вариабельный домен кодируется набором генных сегментов V, D (только для тяжелой цепи), J, которые в процессе формирования домена подвергаются V(D)J рекомбинации. Каждый V-сегмент содержит три функциональные части: промотор и два экзона, которые кодируют сигнальную последовательность и N-концевую часть вариабельного домена. На данный момент известны, согласно базе IMGT (International ImMunoGeneTics information system), 55 функциональных генных сегментов IGHV для формирования полинуклеотида VH домена, 41 функциональный сегмент IGKV и 33 функциональный сегмент IGLV для формирования полинуклеотида VL домена (не считая аллельных вариантов сегментов). Среди V-сегментов одной группы встречается нуклеотидная гомология различной степени. За счет этого, а также использования по нескольку вырожденных нуклеотидов в процессе дизайна 5′ праймеров, можно существенно сократить количество праймеров для гибридизации с началом кодирующих последовательностей вариабельного домена или сигнальной последовательности. Нуклеотидное разнообразие терминальных участков J-сегментов, которые соответствуют концу вариабельных доменов VH и VL, представлено в меньшей степени, поэтому может быть охвачено суммарно 9-13 3′ праймерами для все возможных вариантов кДНК тяжелой цепи и легкой цепи обоих типов: κ и λ. Поскольку за вариабельным доменом следует константный, который кодируется относительно консервативной нуклеотидной последовательностью в рамках каждого типа тяжелой цепи (α, γ, ε, μ) и каждого типа легкой цепи (κ и λ), то количество 3′ праймеров можно сократить до количества этих типов, например, ограничится четырьмя для рутинных исследований: к тяжелой цепи γ и μ, легкой цепи κ и λ. В настоящее время для амплификации кДНК (комплементарной ДНК) вариабельной части иммуноглобулина от единичных клеток проведение двухэтапной (вложенной) ПЦР считается неотъемлемой операцией в протоколах по созданию рекомбинантных нативно спаренных человеческих антител. Однако способы исполнения вложенной ПЦР, описанные в литературе, отличаются друг от друга в той или иной степени, в частности, особенностями отбора единичных клеток, протоколом обратной транскрипции, праймерами, режимами и реактивами, а также векторами для встраивания полученных ПЦР-продуктов для дальнейшей экспрессии антител. Почти все известные способы исключают специальный этап выделения РНК, заменяя его прямым лизисом клетки в буфере, который затем в полном объеме задействуют в реакции обратной транскрипции и амплификации кДНК. Благодаря этому сокращается время и трудозатраты, повышается воспроизводимость результатов, РНК в меньшей степени подвергается риску деградации и контаминации. Существующие способы амплификации кДНК человеческого иммуноглобулина с нативно спаренными цепями рассмотрены ниже. Они либо напрямую нацелены на получение рекомбинантных антител, либо антитела можно создать post factum при помощи генной инженерии после получения результатов секвенирования нуклеотидных последовательностей VH и VL. Ни один из способов не является полноценным прототипом предлагаемого способа. Основные способы амплификации представлены ниже.Single primary peripheral blood cells contain an extremely small amount of RNA: 10–30 pg of the total RNA fraction, among which the proportion of mRNA does not exceed 5%. Various immunoglobulin light and heavy chain transcripts do not have a constant nucleotide composition in the 5′ region, since the variable domain is encoded by a set of V, D (heavy chain only), J gene segments, which undergo V(D)J recombination during domain formation. Each V segment contains three functional parts: a promoter and two exons that encode the signal sequence and the N-terminal part of the variable domain. Currently, according to the IMGT (International ImMunoGeneTics information system) database, 55 functional IGHV gene segments for the formation of the V H domain polynucleotide, 41 functional segments of IGKV and 33 functional segments of IGLV for the formation of the V L domain polynucleotide are known (not counting allelic variants of the segments). Among the V-segments of one group, nucleotide homology of varying degrees occurs. Due to this, as well as the use of several degenerate nucleotides during the design of 5' primers, it is possible to significantly reduce the number of primers for hybridization with the beginning of the coding sequences of the variable domain or signal sequence. The nucleotide diversity of the terminal regions of the J-segments, which correspond to the end of the variable domains V H and V L , is represented to a lesser extent, therefore, a total of 9-13 3' primers can be covered for all possible variants of the heavy chain and light chain cDNA of both types: κ and λ. Since the variable domain is followed by a constant domain, which is encoded by a relatively conserved nucleotide sequence within each type of heavy chain (α, γ, ε, μ) and each type of light chain (κ and λ), the number of 3' primers can be reduced to the number of these types , for example, will be limited to four for routine studies: to the heavy chain γ and μ, the light chain κ and λ. Currently, for the amplification of cDNA (complementary DNA) of the variable part of immunoglobulin from single cells, two-stage (nested) PCR is considered an integral operation in protocols for the creation of recombinant natively paired human antibodies. However, methods for performing nested PCR described in the literature differ from each other to one degree or another, in particular, the features of the selection of single cells, the reverse transcription protocol, primers, modes and reagents, as well as vectors for embedding the resulting PCR products for further expression. antibodies. Almost all known methods eliminate the special stage of RNA isolation, replacing it with direct cell lysis in buffer, which is then fully involved in the reverse transcription reaction and cDNA amplification. Due to this, time and labor costs are reduced, reproducibility of results is increased, RNA is less exposed to the risk of degradation and contamination. Existing methods for amplifying natively paired human immunoglobulin cDNA are discussed below. They either directly target the production of recombinant antibodies, or antibodies can be created post factum by genetic engineering after the results of sequencing of the V H and V L nucleotide sequences. None of the methods is a full-fledged prototype of the proposed method. The main amplification methods are presented below.

Первый рациональный протокол амплификации Fab-фрагмента иммуноглобулина G с κ и λ изотипом легкой цепи из единичных иммуноглобулин-производящих B-лимфоцтов и плазматических клеток представлен у (Coronella J. A. et al. Amplification of IgG VH and VL (Fab) from single human plasma cells and B cells //Nucleic acids research. – 2000. – Т. 28. – №. 20. – С. e85-e85.). Описан сортинг клеток непосредственно в реакционный буфер, обратная транскрипция с затравкой синтеза первой цепи при помощи олиго(dT)16, затем полувложенная ПЦР, где и в первом, и во втором этапе участвуют одни и те же 5′ праймеры по (Sblattero D., Bradbury A. A definitive set of oligonucleotide primers for amplifying human V regions //Immunotechnology. – 1998. – Т. 3. – №. 4. – С. 271-278.), соответствующие началу FR1 в V-сегментах. Праймеры 3′ для первой и второй ПЦР комплементарны последовательностям в константных регионах и заимствованы у (Burton D. R., Barbas III C. F. Human antibodies from combinatorial libraries //Advances in immunology. – Academic Press, 1994. – Т. 57. – С. 191-280.). Для амплификации VH и VL доменов IgG используют суммарно 29 олигонуклеотидов. В работе не стоит задача получения рекомбинантных полинуклетидов полноразмерных цепей с целью дальнейшей экспрессии антител. Несмотря на минимальное количество олигонуклеотидов и относительно высокий заявленный процент успеха одновременной амплификации VH и VL от единичной клетки (68% и 50% для плазматических и В-лимфоцитов, соответственно), публикаций с воспроизведением данного протокола немного.The first rational protocol for the amplification of the Fab fragment of immunoglobulin G with κ and λ light chain isotype from single immunoglobulin-producing B-lymphocytes and plasma cells is presented in (Coronella JA et al. Amplification of IgG V H and V L (Fab) from single human plasma cells and B cells //Nucleic acids research. - 2000. - V. 28. - No. 20. - P. e85-e85.). Described is cell sorting directly into the reaction buffer, reverse transcription primed for the synthesis of the first strand using oligo(dT) 16 , then semi-nested PCR, where the same 5' primers are involved in the first and second stages according to (Sblattero D., Bradbury A. A definitive set of oligonucleotide primers for amplifying human V regions // Immunotechnology. - 1998. - V. 3. - No. 4. - P. 271-278.), corresponding to the beginning of FR1 in the V-segments. Primers 3' for the first and second PCR are complementary to the sequences in the constant regions and borrowed from (Burton DR, Barbas III CF Human antibodies from combinatorial libraries //Advances in immunology. - Academic Press, 1994. - T. 57. - P. 191- 280.). A total of 29 oligonucleotides are used to amplify the V H and V L domains of IgG. The aim of this work is not to obtain full-length recombinant polynucleotides for the purpose of further expression of antibodies. Despite the minimal number of oligonucleotides and the relatively high reported success rates for simultaneous amplification of V H and V L from a single cell (68% and 50% for plasma and B lymphocytes, respectively), there are few publications reproducing this protocol.

В настоящее время для получения человеческих рекомбинантных антител из единичных клеток часто используют протокол, описанный в (Smith K. et al. Rapid generation of fully human monoclonal antibodies specific to a vaccinating antigen //Nature protocols. – 2009. – Т. 4. – №. 3. – С. 372.). Кратко, в данной работе человеческие плазмобласты сортируют в бессолевой 10 мМ Трис-буфер (рН 8,0), свободный от нуклеаз, и содержащий ингибитор РНКаз RNasin. Лизис клеток и выход мРНК в реакционную смесь происходит вследствие гипотонического свойства буфера для сортировки клеток с последующей однократной заморозкой-оттаиванием клеток в данном буфере. Далее с лизатом единичной клетки в качестве источника мРНК проводят реакцию обратной транскрипции с последующей первой мультиплексной ПЦР в той же пробирке с использованием набора OneStep RT-PCR Kit (Qiagen). В реакцию добавляют смесь из генспецифичных праймеров к константным областям тяжелой цепи типа γ и μ и легкой цепи κ и λ изотипов для затравки синтеза первой цепи кДНК, а также смесь внешних 5′ и 3′ праймеров для проведения первой ПЦР. Праймеры 5′ предназначены для спаривания с участком сигнальной последовательности (справедливо для группы 5′ L Vκ), либо с местом сочленения сигнальной последовательности и FR1 (справедливо для группы праймеров 5′ L-VH и 5′ L Vλ). Праймеры группы 3′ комплементарны кДНК соответствующих константных доменов. По завершении первой ПЦР выполняют вторую ПЦР, которую, в свою очередь, осуществляют в отдельных пробирках для каждого типа тяжелой цепи и легкой цепи. В ней задействуют праймеры, отжигающиеся внутри полученных ПЦР-продуктов и содержащие некомплементарные свесы (оверхенги) с сайтами рестрикции. Полученные продукты амплификации клонируют в вектора с открытой рамкой считывания и недостающими полинуклеотидами фрагментов легкой и тяжелой цепи для экспрессии антитела класса IgG1 в эукариотической системе. Суммарно, в процессе превращения мРНК единичной клетки в рекомбинантные ДНК, кодирующие легкую и тяжелую цепь человеческого иммуноглобулина, может быть задействовано от 50 до 52 олигонуклеотидов (до 1660 нуклеотидов). Currently, to obtain human recombinant antibodies from single cells, the protocol described in (Smith K. et al. Rapid generation of fully human monoclonal antibodies specific to a vaccinating antigen //Nature protocols. - 2009. - T. 4. - No. 3. - S. 372.). Briefly, in this work, human plasmablasts are sorted in salt-free 10 mM Tris buffer (pH 8.0) free of nucleases and containing the RNase inhibitor RNasin. Cell lysis and release of mRNA into the reaction mixture occurs due to the hypotonic properties of the buffer for cell sorting, followed by a single freeze-thaw of cells in this buffer. Next, with a single cell lysate as a source of mRNA, a reverse transcription reaction is carried out, followed by the first multiplex PCR in the same tube using the OneStep RT-PCR Kit (Qiagen). A mixture of gene-specific primers to the constant regions of the heavy chain of the γ and μ types and the light chain of the κ and λ isotypes is added to the reaction to prime the synthesis of the first strand of cDNA, as well as a mixture of outer 5' and 3' primers for the first PCR. Primers 5' are designed to mate with a region of the signal sequence (valid for the 5'L Vκ group), or with the junction of the signal sequence and FR1 (valid for the primer group 5'L-VH and 5'L Vλ). Group 3' primers are complementary to the cDNA of the corresponding constant domains. Upon completion of the first PCR, a second PCR is performed, which in turn is carried out in separate tubes for each type of heavy chain and light chain. It uses primers that anneal inside the obtained PCR products and contain non-complementary overhangs (overhangs) with restriction sites. The resulting amplification products are cloned into vectors with an open reading frame and the missing polynucleotide fragments of the light and heavy chains for the expression of antibodies of the IgG1 class in the eukaryotic system. In total, from 50 to 52 oligonucleotides (up to 1660 nucleotides) can be involved in the process of converting the mRNA of a single cell into recombinant DNA encoding the light and heavy chains of human immunoglobulin.

Более поздняя публикация (Rudkin F. M. et al. Single human B cell-derived monoclonal anti-Candida antibodies enhance phagocytosis and protect against disseminated candidiasis //Nature communications. – 2018. – Т. 9. – №. 1. – С. 1-16.) описывает иной протокол получения рекомбинантных антител от единичных клеток. В частности, для синтеза первой цепи кДНК используют олиго(dT)20. Далее следует первый этап вложенной ПЦР, где используют 5′ праймеры, аналогичные (Smith K. et al. Rapid generation … С. 372.), а 3′ праймеры заменяют на авторские: два олигонуклеотида к кодирующей области CH1 домена тяжелой цепи γ и по три праймера к терминальным областям кДНК легких цепей каждого типа: участку нескольких последних кодонов константного домена и двум участкам, синтезированным на матрице 3’-нетранслируемого региона мРНК. Использование нескольких 3′ праймеров, вероятно, применено для усиления амплификации. Перечень праймеров для второго этапа ПЦР существенно расширен и доработан по сравнению с (Smith K. et al. Rapid generation … С. 372.) для охвата большего количества аллелей V-сегментов. В результате легкие цепи амплифицируют полноразмерными, а внутри тяжелой цепи амплифицируют только домен VH. Дополнительной особенностью данного протокола является отказ от использования рестриктаз в пользу In-Fusion клонирования, что влечет за собой дополнение каждого праймера большим оверхенгом по 14 нуклеотидов. Суммарно, в методе задействуют 104 праймера (4119 нуклеотидов).Later publication (Rudkin FM et al. Single human B cell-derived monoclonal anti-Candida antibodies enhance phagocytosis and protect against disseminated candidiasis //Nature communications. - 2018. - T. 9. - No. 1. - P. 1- 16.) describes a different protocol for obtaining recombinant antibodies from single cells. In particular, oligo(dT) 20 is used for first strand cDNA synthesis. This is followed by the first stage of nested PCR, where 5' primers are used, similar to (Smith K. et al. Rapid generation ... P. 372.), And 3' primers are replaced with author's ones: two oligonucleotides to the coding region C H1 of the γ heavy chain domain and three primers to the terminal regions of cDNA light chains of each type: a section of the last few codons of the constant domain and two sections synthesized on the template of the 3'-untranslated region of mRNA. The use of multiple 3' primers is likely used to enhance amplification. The list of primers for the second stage of PCR has been significantly expanded and improved compared to (Smith K. et al. Rapid generation ... P. 372.) to cover more V-segment alleles. As a result, the light chains are amplified full-length, while only the V H domain is amplified within the heavy chain. An additional feature of this protocol is the rejection of the use of restriction enzymes in favor of In-Fusion cloning, which entails the addition of each primer with a large overhang of 14 nucleotides. In total, 104 primers (4119 nucleotides) are used in the method.

Альтернативным способом можно считать работу (Ozawa T., Kishi H., Muraguchi A. Amplification and analysis of cDNA generated from a single cell by 5′-RACE: application to isolation of antibody heavy and light chain variable gene sequences from single B cells //Biotechniques. – 2006. – Т. 40. – №. 4. – С. 469-478.). Авторами разработана стратегия амплификации кДНК иммуноглобулинов с тяжелой цепью γ и μ и легкой цепью κ и λ от единичных В-клеток с помощью 5′-RACE метода. Она включает затравку синтеза первых цепей кДНК четырьмя генспецифичными праймерами в реакции обратной транскрипции, и последующее добавление адапторной последовательности на 5′-концы синтезированных кДНК через наращивание гомополимерной нуклеотидной последовательности у 3′-OH конца первой цепи кДНК ферментом терминальной дезоксинуклеотилитрансферазой. С этой гомополимерной нуклеоитдной последовательностью, в свою очередь, гибридизуется праймер с комплементарной гомополимерной последовательностью и адапторной последовательностью нуклеотидов. Эта адапторная последовательность в дальнейшем служит местом последовательного отжига двух 5′ праймеров: внутреннего и внешнего, – задействованных в первой и второй стадии вложенной ПЦР. Также задействуют по два 3′ праймера (аналогично, – один внешний, второй внутренний) к каждому константному участку легкой цепи κ и λ и тяжелой цепи γ и μ. Таким образом, при полном отказе от праймеров, комплементарных V и J генным сегментам, удается амплифицировать пару VH/VL от более 50% В-клеток.An alternative way can be considered the work (Ozawa T., Kishi H., Muraguchi A. Amplification and analysis of cDNA generated from a single cell by 5′-RACE: application to isolation of antibody heavy and light chain variable gene sequences from single B cells / /Biotechniques. - 2006. - T. 40. - No. 4. - P. 469-478.). The authors developed a strategy for amplifying cDNA of immunoglobulins with heavy chain γ and μ and light chain κ and λ from single B cells using the 5'-RACE method. It involves seeding the synthesis of the first cDNA strands with four gene-specific primers in a reverse transcription reaction, and the subsequent addition of an adapter sequence to the 5'-ends of the synthesized cDNA through the extension of a homopolymeric nucleotide sequence at the 3'-OH end of the first cDNA strand by the enzyme terminal deoxynucleotilytransferase. This homopolymeric nucleotide sequence, in turn, hybridizes a primer with a complementary homopolymer sequence and an adapter nucleotide sequence. This adapter sequence further serves as a site for sequential annealing of two 5' primers: internal and external, involved in the first and second stages of nested PCR. Two 3′ primers are also used (similarly, one external, the second internal) to each constant region of the light chain κ and λ and the heavy chain γ and μ. Thus, with the complete rejection of primers complementary to the V and J gene segments, it is possible to amplify the V H /V L pair from more than 50% of B cells.

В работе (Rajan S. et al. Recombinant human B cell repertoires enable screening for rare, specific, and natively paired antibodies //Communications biology. – 2018. – Т. 1. – №. 1. – С. 1-8.) представлен способ генерации фаговых библиотек нативно спаренных scFv из человеческих В-лимфоцитов. Авторами сконструировано 92 праймера для гибридизации со всеми известными человеческими генными сегментами V и J: суммарно 542 аллели на момент публикации, полученные на основе консенсусных последовательностей из базы IMGT. Для способа, предлагаемого в настоящей заявке, разработан перечень праймеров к V-сегментам, сокращенный и рационализированный для удешевления синтеза на основе комплементарных частей внутренних 5′ праймеров групп VH_in_5, VK_in_5, VL_in_5 из данной работы. In (Rajan S. et al. Recombinant human B cell repertoires enable screening for rare, specific, and natively paired antibodies // Communications biology. - 2018. - Vol. 1. - No. 1. - P. 1-8. ) presents a method for generating natively paired scFv phage libraries from human B lymphocytes. The authors designed 92 primers for hybridization with all known human V and J gene segments: a total of 542 alleles at the time of publication, obtained on the basis of consensus sequences from the IMGT database. For the method proposed in this application, a list of primers for V-segments has been developed, reduced and rationalized to reduce the cost of synthesis based on complementary parts of the internal 5' primers of the VH_in_5, VK_in_5, VL_in_5 groups from this work.

Недостатками существующих способов амплификации полинуклеотидов пары нативно спаренных VH и VL можно считать:The disadvantages of existing methods for amplifying polynucleotides of a pair of natively paired V H and V L can be considered:

А. большое количество синтетических праймеров и суммарную длину по нуклеотидам;A. a large number of synthetic primers and the total length of nucleotides;

Б. тот факт, что некоторые способы не предназначены для последующей быстрой сборки рекомбинантных ДНК, кодирующих полноразмерные цепи человеческого иммуноглобулина;B. the fact that some methods are not designed for the subsequent rapid assembly of recombinant DNA encoding full-length human immunoglobulin chains;

В. тот факт, что для некоторых способов эффективность успешной одновременной амплификации кДНК и VH, и VL доменов составляет не более 70%. B. the fact that for some methods the efficiency of successful simultaneous amplification of cDNA and V H and V L domains is not more than 70%.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в том, что предложен способ амплификации нуклеиновых кислот доменов VH и VL единичных иммуноглобулин-продуцирующих клеток человека, полученных из биологического материала доноров, позволяющий снизить вероятность ложноотрицательной ампилфикации, повышая вероятность успешной амплификации кДНК антител с редко встречающимися аллелями V генных сегментов. В дальнейшем рекомбинантное антитело, созданное в результете химеризации кодирующих последовательностей констатных доменов человеческого иммуноглобулина с амплифицированными полинуклеотидами, может быть протестировано и утверждено в качестве терапевтического агента.The technical result of the proposed invention lies in the fact that a method is proposed for amplifying the nucleic acids of the V H and V L domains of single immunoglobulin-producing human cells obtained from the biological material of donors, which makes it possible to reduce the likelihood of false negative amplification, increasing the likelihood of successful amplification of cDNA antibodies with rare V alleles. gene segments. In the future, a recombinant antibody created by chimerization of the coding sequences of human immunoglobulin constant domains with amplified polynucleotides can be tested and approved as a therapeutic agent.

Технический результат достигается использованием модифицированной технологии SMART (switching mechanism at the 5′ end of the RNA transcript) для синтеза кДНК и избирательного обогащения целевых низкокопийных матриц для следующей стадии ПЦР. Модификация заключается в замене заякоренного олиго(dT)30 праймера с адапторной нуклеотидной последовательностью на композицию из пяти генспецифичных праймеров к консервативным участкам цепей иммуноглобулина всех возможных типов. Адапторная последовательность остается идентичной таковой в олиго(dT). Результатом ОТ-ПЦР (ПЦР с обратной транскрипцией) является смесь из множества копий двух кДНК наряду с неспецифическими продуктами реакции. Одна кДНК кодирует вариабельный домен и часть константного домена тяжелой цепи типа α, γ, ε или μ; вторая кодирует вариабельный домен и часть константного домена тяжелой цепи типа κ или λ. При этом тип цепей после первой ПЦР неизвестен и не устанавливается, поскольку не имеет значения.The technical result is achieved by using a modified SMART technology (switching mechanism at the 5' end of the RNA transcript) for cDNA synthesis and selective enrichment of target low-copy templates for the next PCR stage. The modification consists in replacing the anchored oligo(dT) 30 primer with an adapter nucleotide sequence with a composition of five gene-specific primers to conserved regions of immunoglobulin chains of all possible types. The adapter sequence remains identical to that of oligo(dT). The result of RT-PCR (reverse transcription PCR) is a mixture of many copies of two cDNA along with non-specific reaction products. One cDNA encodes a variable domain and a portion of an α, γ, ε or μ type heavy chain constant domain; the second encodes the variable domain and part of the heavy chain constant domain of the κ or λ type. In this case, the type of chains after the first PCR is unknown and is not established, since it does not matter.

Также технический результат достигается тем, что предложен набор праймеров для составления трех композиций, участвующих в трех параллельных ПЦР второго этапа. Аликвота первой ПЦР, проведенной благодаря синтезу кДНК по технологии SMART, служит матрицей в трех последующих раздельных ПЦР с праймерами для амплификации регионов VH, Vκ или Vλ. Для каждой ПЦР второго этапа разработаны композиции 5′ и 3′ праймеров. Данные праймеры не имеют некомплементарных свесов (оверхэнгов) на 5′-концах для привнесения сайта рестрикции, однако каждый праймер группы 3′, гибридизующийся с консервативным участком, содержит сайт рестрикции с образованием липкого конца «внутри себя», без нарушения первичной аминокислотной последовательности цепи иммуноглобулина. В свою очередь, 5′ праймеры разработаны для гибридизации со всеми возможными аллельными вариантами V генных сегментов IGHV, IGKV, IGLV иммуноглобулина человека. После проведения второй ПЦР ампликон домена VH и результативный ампликон домена VL очищают и клонируют в векторы, которые при коэкспресии в клетках эукариот формируют полноценную молекулу IgG1. Also, the technical result is achieved by the fact that a set of primers is proposed for compiling three compositions participating in three parallel PCR of the second stage. An aliquot of the first PCR performed by SMART cDNA synthesis serves as template in three subsequent separate PCRs with primers to amplify the V H , Vκ or Vλ regions. For each PCR of the second stage, compositions of 5' and 3' primers were developed. These primers do not have non-complementary overhangs (overhangs) at the 5'-ends to introduce a restriction site, however, each group 3' primer that hybridizes to a conservative site contains a restriction site with the formation of a sticky end "inside itself", without violating the primary amino acid sequence of the immunoglobulin chain . In turn, 5' primers are designed for hybridization with all possible allelic variants of the V gene segments of IGHV, IGKV, IGLV human immunoglobulin. After the second PCR, the V H domain amplicon and the resulting V L domain amplicon are purified and cloned into vectors that, when co-expressed in eukaryotic cells, form a complete IgG1 molecule.

Также технический результат достигается тем, что предложена изоляция единичных иммуноглобулин-продуцирующих клеток из биологического материала человека в процессе цитофлюориметрического сортинга (FACS) по признаку специфичного взаимодействия с антигеном. Таким образом, описанный способ направлен на получение специфичных антител к антигену интереса. Клетки сортируют непосредственно в растворы, способствующие скорому лизису in situ и не ингибирующие реакцию обратной транскрипции и амплификации. Also, the technical result is achieved by the proposed isolation of single immunoglobulin-producing cells from human biological material in the process of cytofluorometric sorting (FACS) on the basis of specific interaction with the antigen. Thus, the described method is aimed at obtaining specific antibodies to the antigen of interest. Cells are sorted directly into solutions that promote rapid in situ lysis and do not inhibit the reverse transcription and amplification reaction.

Отичие предлагаемого способа в том, что для амплификации предложено использовать 32 или 34 синтетических праймера. Суммарная длина синтезируемых праймеров составляет 762 или 815 нуклеотидов – в зависимости от того, используются ли коммерческие наборы, где уже содержится 2 универсальных олигонуклеотида. Также предложены праймеры для амплификации VH от клеток, производящих антитела с тяжелой цепью типа α и ε. The difference of the proposed method is that it is proposed to use 32 or 34 synthetic primers for amplification. The total length of synthesized primers is 762 or 815 nucleotides, depending on whether commercial kits are used, which already contain 2 universal oligonucleotides. Also provided are primers for amplifying V H from cells producing heavy chain antibodies such as α and ε.

Заявляемый способ предусматривает двухэтапную амплификацию кДНК вариабельных доменов VH и VL иммуноглобулина по принципу вложенной ПЦР, то есть в два этапа. Первую ПЦР выполняют для мультиплексной амплификации двух из шести потенциально возможных вариантов ПЦР-продуктов в одной пробирке: иммуноглобулин-продуцирующая клетка (плазматическая и В-клетка памяти с переключенным классом) может транскрибировать один из четырех типов тяжелой цепи и один из двух типов легкой цепи. Данную ПЦР удается осуществить благодаря обратной транскрипции по технологии SMART. Протокол технологии был разработан и зарегистрирован компанией Clontech Laboratories (Zhu Y. Y. et al. Construction of cDNA libraries from small quantities of total RNA using template switching catalyzed by M-MLV reverse transcriptase //Genetic Library Construction and Screening. – Springer, Berlin, Heidelberg, 2002. – С. 69-93. Zhu Y. Y. et al. Reverse transcriptase template switching: A SMART™ approach for full-length cDNA library construction //Biotechniques. – 2001. – Т. 30. – №. 4. – С. 892-897.). Технология предназначена для создания библиотек полноразмерных кДНК из клеток эукариот с целью дальнейшего NGS-секвенирования. В технологии SMART первая цепь кДНК синтезируется с использованием ревертаз семейства MMLV, которые по окончании синтеза проявляют активность терминальной трансферазы, добавляя нематрично на 3′-конец одноцепочечной кДНК несколько дезоксирибонуклеотидов, как правило, 3-4 нуклеотида dC. Стандартным праймером для затравки синтеза первой цепи является заякоренный олиго(dT)30VN с олигонуклеотидным оверхенгом из 20-30 нуклеотидов на 3′-конце – адапторной последовательностью. Второй олигонуклеотид, необходимый для SMART, представляет собой ту же адапторную последовательность с 3-4 рибонуклеотидными остатками rG на 3′-конце и имеет общепринятое название Template Switching Oligo (TSO). Нематрично достроенный олиго(dC) служит местом гибридизации олиго(rG)-участка олигонуклеотида TSO. Затем в присутствии ионов Mn2+ ревертаза воспринимает TSO как продолжение РНК-матрицы, синтезируя комплементарную цепь в продолжение 3′-OH конца кДНК. Таким образом, первая цепь кДНК получается фланкированной с обоих концов универсальной нуклеотидной последовательностью, комплементарной ПЦР-праймеру на 3′-конце, а на 5′-конце соответствующей ПЦР-праймеру в ориентации 3′-5′. ПЦР-праймер – третий необходимый олигонуклеотид для синтеза второй цепи и амплификации кДНК. Он выступает единственным, и прямым, и обратным, праймером по отношению к двуцепочечной кДНК.The claimed method provides for a two-stage amplification of cDNA of the variable domains of V H and V L immunoglobulin according to the principle of nested PCR, that is, in two stages. The first PCR is performed to multiplex amplify two of the six potential PCR products in one tube: an immunoglobulin-producing cell (plasma and class-switched memory B cells) can transcribe one of four types of heavy chain and one of two types of light chain. This PCR can be carried out thanks to reverse transcription using SMART technology. was developed and developed and developed (YYD libraries YYD libraries protocol technologi cals and militaries of n a t n a t m o n a t i o n s t r e c o n t i o n s. clyazed by M-MLV reverseRNA transcriptase //Gen Library and screenetic constructioning. – Springer, technol ogy berlincatal et cal et ical construction, Heidel, 2002. - P. 69-93. Zhu YY et al. Reverse transcriptase template switching: A SMART™ approach for full-length cDNA library construction // Biotechniques. - 2001. - V. 30. - No. 4. - P. 892-897.). The technology is designed to create full-length cDNA libraries from eukaryotic cells for further NGS sequencing. In SMART technology, the first strand of cDNA is synthesized using MMLV family revertases, which, upon completion of synthesis, exhibit terminal transferase activity by adding several deoxyribonucleotides, usually 3-4 dC nucleotides, to the 3'-end of a single-stranded cDNA. The standard primer for first strand synthesis is an anchored oligo(dT) 30 VN with an oligonucleotide overhang of 20–30 nucleotides at the 3′ end, an adapter sequence. The second oligonucleotide required for SMART is the same adapter sequence with 3-4 rG ribonucleotide residues at the 3' end and is commonly referred to as Template Switching Oligo (TSO). The non-templated oligo(dC) serves as the hybridization site for the oligo(rG) region of the TSO oligonucleotide. Then, in the presence of Mn 2+ ions, reversetase perceives TSO as a continuation of the RNA template, synthesizing a complementary strand in continuation of the 3′-OH end of the cDNA. Thus, the first strand of cDNA is obtained flanked at both ends by a universal nucleotide sequence complementary to the PCR primer at the 3'-end, and at the 5'-end corresponding to the PCR primer in the 3'-5' orientation. The PCR primer is the third necessary oligonucleotide for second strand synthesis and cDNA amplification. It acts as the only forward and reverse primer for double-stranded cDNA.

Графические материалы, иллюстрирующие изобретение: Graphic materials illustrating the invention:

Фиг. 1. Перечень синтезируемых праймеров для внесения изменений в плазмиды из набора Human IgG Vector Set.Fig. 1. List of synthesized primers for making changes to plasmids from the Human IgG Vector Set.

Фиг. 2. Перечень синтезируемых праймеров для амплификации кДНК, содержащих нуклеотидные последовательности вариабельных участков человеческого иммуноглобулина.Fig. 2. List of synthesized primers for cDNA amplification containing nucleotide sequences of human immunoglobulin variable regions.

Фиг. 3. Графическое представление результата амплификации плазмид с целью внесения модификаций в виде электрофоретического разделения ПЦР-продуктов в 1% агарозном геле.Fig. 3. Graphical representation of the result of amplification of plasmids in order to introduce modifications in the form of electrophoretic separation of PCR products in 1% agarose gel.

Дорожка 1 – pSF-CMV-HuIgG1_HCmod. Дорожка 2 – pSF-CMV-HuKappa_LCmod. Дорожка 3 – pSF-CMV-HuLambda_LCmod. Дорожка 4 – Маркер молекулярной массы ДНК GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher). Lane 1 - pSF-CMV-HuIgG1_HCmod. Lane 2 - pSF-CMV-HuKappa_LCmod. Lane 3 - pSF-CMV-HuLambda_LCmod. Lane 4 - DNA molecular weight marker GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher).

Фиг. 4. Горизонтальные генетические карты модифицированных плазмидных векторов pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod и pSF-CMV-HuLambda_LCmod.Fig. 4. Horizontal genetic maps of modified plasmid vectors pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod and pSF-CMV-HuLambda_LCmod.

Фиг. 5. Гибридизация генспецифичного праймера 3' HuIgSMART-G&E с мРНК тяжелой цепи IgE (Homo sapiens immunoglobulin heavy chain V-D-J-Ce region mRNA, partial sequence, GenBank: DQ680069.1). Графическое представление, выполненное по алгоритму выравнивания нуклеотидных последовательностей BLAST.Fig. 5. Hybridization of the gene-specific primer 3' HuIgSMART-G&E with IgE heavy chain mRNA (Homo sapiens immunoglobulin heavy chain V-D-J-Ce region mRNA, partial sequence, GenBank: DQ680069.1). Graphical representation made using the BLAST nucleotide sequence alignment algorithm.

Фиг. 6. Выравнивание праймеров 3′ Cλ_XhoI и 3' XhoI Cλ по (Smith K. et al., 2009).Fig. 6. Alignment of primers 3′ Cλ_XhoI and 3′ XhoI Cλ according to (Smith K. et al., 2009).

Фиг. 7. Стратегия многоэтапного гейтирования субпопуляции В-клеток памяти с применением панели CD19 APC/CD38 PE-Cy7/CD27 BB515/IgG BB700/ антиген «А» РЕ.Fig. 7. Strategy for multi-stage gating of a subpopulation of memory B cells using a panel of CD19 APC/CD38 PE-Cy7/CD27 BB515/IgG BB700/antigen "A" PE.

Фиг. 8. Графическое представление результата амплификации кДНК цепей иммуноглобулинов от единичных В-клеток памяти после электрофоретического разделения ПЦР-продуктов в 1,5% агарозном геле.Fig. 8. Graphical representation of the result of cDNA amplification of immunoglobulin chains from single memory B cells after electrophoretic separation of PCR products in 1.5% agarose gel.

Дорожка 1 – негативный результат амплификации тяжелой цепи из пустого слота A1. Дорожка 2 – негативный результат амплификации легкой цепи изотипа κ клетки из пустого слота A1. Дорожка 3 – негативный результат амплификации легкой цепи изотипа λ из пустого слота A1. Дорожка 4 – кДНК тяжелой цепи иммуноглобулина от клетки из слота A2. Дорожка 5 – кДНК легкой цепи иммуноглобулина изотипа κ от клетки из слота A2. Дорожка 6 – негативный результат амплификации легкой цепи изотипа λ от клетки из слота A2. Дорожка 7 – кДНК тяжелой цепи иммуноглобулина от клетки из слота A3. Дорожка 8 – негативный результат амплификации легкой цепи изотипа κ от клетки из слота A3. Дорожка 9 – кДНК легкой цепи иммуноглобулина изотипа λ от клетки из слота A3. Дорожка 13 – Маркер молекулярной массы ДНК GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher). Lane 1 is a negative heavy chain amplification from an empty A1 slot. Lane 2 is a negative light chain amplification result of the κ isotype of the cell from the empty slot A1. Lane 3 is a negative amplification of the isotype λ light chain from the empty slot A1. Lane 4 is immunoglobulin heavy chain cDNA from a cell in slot A2. Lane 5, immunoglobulin light chain cDNA of the κ isotype from a cell in slot A2. Lane 6 is a negative λ isotype light chain amplification result from a cell in slot A2. Lane 7 is immunoglobulin heavy chain cDNA from a cell in slot A3. Lane 8 is a negative κ isotype light chain amplification result from a cell in slot A3. Lane 9 is the λ isotype immunoglobulin light chain cDNA from a cell in slot A3. Lane 13 - DNA molecular weight marker GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher).

Фиг. 9. Обработка плазмид и вставок (кДНК) различными эндонуклеазами рестрикции перед лигированием: наглядное представление в виде таблицы.Fig. 9. Treatment of plasmids and inserts (cDNA) with various restriction endonucleases prior to ligation: visual representation in tabular form.

Фиг. 10. Графическое представление результата скрининга колоний E. coli на наличие вставки в плазмиду после электрофоретического разделения ПЦР-продуктов в 1,5% агарозном геле.Fig. 10. Graphical representation of the result of screening E. coli colonies for the presence of a plasmid insert after electrophoretic separation of PCR products in 1.5% agarose gel.

Дорожка 1 – продукт с плазмиды pSF-CMV-HuIgG1_HCmod без вставки (контроль, 519 п.о.). Дорожка 2 – продукт с колонии E. coli, трансформированной плазмидой pSF-CMV-HuIgG1_HCmod с клонированной кДНК VH-A2agA (883 п.о.). Дорожка 3 – продукт с колонии E. coli, трансформированной плазмидой pSF-CMV-HuIgG1_HCmod с клонированной кДНК VH-A3agA (853 п.о.). Дорожка 4 – продукт с плазмиды CMV-HuKappa_LCmod без вставки (контроль, 309 п.о.). Дорожка 5 – продукт с колонии E. coli, трансформированной плазмидой pSF-CMV-HuKappa_LCmod с клонированной кДНК Vκ-A2agA (746 п.о.). Дорожка 6 – продукт с плазмиды pSF-CMV-HuLambda_LCmod без вставки (контроль, 281 п.о.). Дорожка 7 – продукт с колонии E. coli, трансформированной плазмидой pSF-CMV-HuLambda_LCmod с клонированной кДНК Vλ-A3agA (639 п.о.). Дорожка 8 – Маркер молекулярной массы ДНК GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher).Lane 1 is the product from the plasmid pSF-CMV-HuIgG1_HCmod without insert (control, 519 bp). Lane 2 is a product from an E. coli colony transformed with the pSF-CMV-HuIgG1_HCmod plasmid with cloned VH-A2agA cDNA (883 bp). Lane 3 is the product from the E. coli colony transformed with the pSF-CMV-HuIgG1_HCmod plasmid with cloned VH-A3agA cDNA (853 bp). Lane 4, product from plasmid CMV-HuKappa_LCmod without insert (control, 309 bp). Lane 5 is a product from an E. coli colony transformed with the plasmid pSF-CMV-HuKappa_LCmod with cloned Vκ-A2agA cDNA (746 bp). Lane 6 is the product from the plasmid pSF-CMV-HuLambda_LCmod without insert (control, 281 bp). Lane 7 is a product from an E. coli colony transformed with the pSF-CMV-HuLambda_LCmod plasmid with cloned Vλ-A3agA cDNA (639 bp). Lane 8 - DNA molecular weight marker GeneRuler DNA Ladder Mix (Thermo Fisher).

Фиг. 11. Анализ отсеквенированного участка pSF-HC-A2agA инструментом IMGT/V-QUEST.Fig. 11. Analysis of the sequenced region of pSF-HC-A2agA with the IMGT/V-QUEST instrument.

Фиг. 12. Анализ отсеквенированного участка pSF-HC-A3agA инструментом IMGT/V-QUEST.Fig. 12. Analysis of the sequenced region of pSF-HC-A3agA with the IMGT/V-QUEST instrument.

Фиг. 13. Анализ отсеквенированного участка pSF-LC-A2agA инструментом IMGT/V-QUEST.Fig. 13. Analysis of the sequenced region pSF-LC-A2agA with the IMGT/V-QUEST instrument.

Фиг. 14. Анализ отсеквенированного участка pSF-LC-A2agA инструментом IMGT/V-QUEST.Fig. 14. Analysis of the sequenced region pSF-LC-A2agA with the IMGT/V-QUEST instrument.

Фиг. 15. Графическое представление результата очистки рекомбинантных человеческих антител A2agA и A3agA из культуральной жидкости после электрофоретического разделения в ПААГ. Часть А – разделение в 7,5% ПААГ в нередуцирующих условиях. Часть Б – разделение в 12% ПААГ в редуцирующих условиях. Окраска гелей кумасси бриллиантовым синим R-250.Fig. 15. Graphical representation of the result of purification of recombinant human antibodies A2agA and A3agA from culture liquid after electrophoretic separation in PAAG. Part A - separation in 7.5% PAAG under non-reducing conditions. Part B - separation in 12% PAAG under reducing conditions. Staining of Coomassie gels with R-250 Brilliant Blue.

Дорожка 1А, 1Б – маркер молекулярной массы белков Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder (Thermo Fisher). Дорожка 2А – образец очищенного антитела A2agA. Дорожка 3А – образец очищенного антитела A3agA. Дорожка 2Б – образец очищенного антитела A2agA с добавлением 2-меркаптоэтанола. Дорожка 3Б – образец очищенного антитела A3agA с добавлением 2-меркаптоэтанола.Lane 1A, 1B—Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder (Thermo Fisher) protein molecular weight marker. Lane 2A is a sample of purified A2agA antibody. Lane 3A is a sample of purified A3agA antibody. Lane 2B is a sample of purified A2agA antibody supplemented with 2-mercaptoethanol. Lane 3B is a sample of purified A3agA antibody supplemented with 2-mercaptoethanol.

Фиг. 16. Электрофоретическое разделение антигена «А» в 12%-ом ПААГ. Часть А – окраска геля кумасси бриллиантовым синим R-250. Часть Б – результат иммуноблота по связыванию человеческих рекомбинантных человеческих антител A2agA и A3agA с антигеном «А».Fig. 16. Electrophoretic separation of antigen "A" in 12% PAAG. Part A - Coomassie gel staining with R-250 Brilliant Blue. Part B is the result of immunoblot binding of human recombinant human antibodies A2agA and A3agA to antigen "A".

Дорожки 1А, 1Б – маркер молекулярной массы белков Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder (Thermo Fisher). Дорожка 2А – антиген «А». Дорожка 2Б – связывание антитела A2agA антигеном «А». Дорожка 3Б – связывание антитела A3agA антигеном «А».Lanes 1A, 1B—Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder (Thermo Fisher) protein molecular weight marker. Lane 2A - antigen "A". Lane 2B, binding of the A2agA antibody to the A antigen. Lane 3B, binding of the A3agA antibody to the A antigen.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Для практического исполнения предложенного способа предлагается использование набора SMART-Seq HT Kit (TaKaRa Bio), который позволяет выполнить реакцию обратной транскрипции и ПЦР в одной пробирке (ОТ-ПЦР) с минимального стартового количества РНК 10 пкг, получаемого прямым лизисом клетки без этапа выделения. В данном наборе в качестве олиго(dT) с адапторной последовательностью содержится праймер 3′ SMART-Seq CDS Primer II A, а в качестве TSO содержится олигонуклеотид SMART-Seq HT Oligonucleotide; ПЦР-праймер включен в состав реакционного буфера One-Step Buffer. Настоящий способ предусматривает отказ от использования 3′ SMART-Seq CDS Primer II A в протоколе с заменой его на композицию праймеров 3′ HuIgSMART (группа SEQ ID NO: 6, 7, 8, 9, 10). Композиция представляет собой эквимолярную смесь генспецифичных праймеров для затравки синтеза первой цепи кДНК на матрице мРНК тяжелых цепей γ, ε, α, μ и легких цепей κ и λ. В 5′ области каждого праймера данной композиции находится адапторная последовательность (AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT), которая затем служит местом отжига ПЦР-праймера. В итоге, после проведения обратной транскрипции и первого этапа ПЦР в пробирке содержится обогащенная кДНК вариабельной части иммуноглобулина независимо от его класса и изотипа легкой цепи. Не исключено использование наборов или отдельных компонентов наборов для синтеза и амплификации кДНК юлагодаря применению технологии SMART с композицией генспецифичных праймеров 3′ HuIgSMART вместо олиго(dT)n: других наборов TaKaRa Bio линеек SMART-Seq и SMARTer, наборов Template Switching RT Enzyme Mix (NEB #M0466), SmartRT Reverse Transcriptase Kit (MCLAB, США), Mint (Евроген, Россия) и др. Наборы отличаются декларируемой чувствительностью к минимальному стартовому количеству РНК в реакции, разными названиями компонентов, наличием этапа выделения РНК из клетки и/или разделением этапов обратной транскрипции и амплификации кДНК, если это предусмотрено. В отсутствии специального лизирующего буфера для сортинга Ig+ клеток человека можно использовать 0,3% раствор детергента NP-40 в деионизованной воде, свободной от нуклеаз и нуклеиновых кислот, с добавлением 160 ед/мл ингибитора РНКаз. Также не исключено исполнение способа без использования готовых коммерческих наборов, с использованием подходящей MMLV-ревертазы, термостабильной ДНК-полимеразы, синтезированных TSO и ПЦР-праймера.For the practical implementation of the proposed method, it is proposed to use the SMART-Seq HT Kit (TaKaRa Bio), which allows you to perform a reverse transcription reaction and PCR in one tube (RT-PCR) from a minimum starting amount of 10 pg of RNA obtained by direct cell lysis without an isolation step. This kit contains the 3' SMART-Seq CDS Primer II A primer as an oligo(dT) with adapter sequence, and the SMART-Seq HT Oligonucleotide as TSO; The PCR primer is included in the One-Step Buffer reaction buffer. The present method eliminates the use of 3' SMART-Seq CDS Primer II A in the protocol, replacing it with the 3' HuIgSMART primer composition (group SEQ ID NO: 6, 7, 8, 9, 10). The composition is an equimolar mixture of gene-specific primers to prime the synthesis of the first strand of cDNA on the mRNA matrix of heavy chains γ, ε, α, μ and light chains κ and λ. In the 5' region of each primer of this composition is an adapter sequence (AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT), which then serves as the annealing site for the PCR primer. As a result, after reverse transcription and the first stage of PCR, the test tube contains enriched cDNA of the variable part of immunoglobulin, regardless of its class and isotype of the light chain. It is possible to use kits or individual components of kits for cDNA synthesis and amplification thanks to the use of SMART technology with the composition of gene-specific primers 3′ HuIgSMART instead of oligo(dT) n : other TaKaRa Bio kits of the SMART-Seq and SMARTer lines, Template Switching RT Enzyme Mix (NEB #M0466), SmartRT Reverse Transcriptase Kit (MCLAB, USA), Mint (Evrogen, Russia), etc. The kits differ in declared sensitivity to the minimum starting amount of RNA in the reaction, different names of the components, the presence of a step for extracting RNA from the cell and / or separation of steps reverse transcription and cDNA amplification, if provided. In the absence of a specific lysis buffer for sorting human Ig + cells, a 0.3% solution of NP-40 detergent in nuclease and nucleic acid free deionized water supplemented with 160 U/mL of an RNase inhibitor can be used. It is also possible to perform the method without the use of ready-made commercial kits, using a suitable MMLV-revertase, thermostable DNA polymerase, synthesized by TSO and PCR primer.

На основе плазмидных векторов pSF-CMV-HuIgG1_HC (OG527), pSF-CMV-HuKappa_LC (OG528) и pSF-CMV-HuLambda LC (OG529) из коммерчески доступного набора для инженерии химерных или человеческих иммуноглобулинов Human IgG Vector Set (PP2409, Oxford Genetics) создают рабочие вектора для клонирования кДНК иммуноглобулина, которую получают по предлагаемому способу, в существующую рамку считывания. Изменения сводятся к добавлению старт-кода ATG в контекстном окружении последовательности Козак и полинуклеотида сигнальной последовательности с сайтом рестрикции на конце, а также отсеканию части ДНК, кодирующей константные домены CH1, Cκ, Cλ с введением в них «тихой» мутации с целью открытия сайта рестрикции. Обязательным условием является подбор такого сайта рестрикции на конце кодирующей последовательности сигнального пептида, чтобы после ферментативного разрезания образовывался тупой конец непосредственно после последнего кодона этого сигнального пептида. В качестве примера используют сигнальную последовательность аллели IGHV1-69*31 для вектора экспрессии тяжелой цепи и аллели IGKV1D-8*01 для векторов экспрессии легкой цепи κ и λ (международная заявка на патент WO2014058389A1. Haryadi R. et al. Optimization of heavy chain and light chain signal peptides for high level expression of therapeutic antibodies in CHO cells //PloS one. – 2015. – Т. 10. – №. 2. – С. e0116878). Для модификации плазмид используют метод WP-PCR (whole-plasmid PCR), в котором линеаризованная плазмидная ДНК используется в качестве матрицы. Для формирования тупых концов после полинуклеотидов сигнальных последовательностей тяжелой и легкой цепи используют, соответственно, рестриктазы RfuI (изошизомер NruI) и NsbI. В нуклеотидных последовательностях константных доменов выбирают участки, где возможно введение сайта рестрикции с образованием липкого конца без нарушения аминокислотной последовательности данной цепи иммуноглобулина. Учитывают, что желаемый сайт рестрикции в плазмидном векторе после модификации должен встречаться только один раз, и одновременно с этим этот же сайт рестрикции не должен встречаться в последовательности кДНК цепи иммуноглобулина, предназначенной для клонирования в соответствующий вектор. В результате в вектора pSF-CMV-HuIgG1_HC и pSF-CMV-HuKappa_LC внедряют сайт SalI, а в вектор pSF-CMV-HuLambda_LC сайт XhoI. Все новые генетические конструкции вносят с помощью прямых и обратных праймеров.. На 5′-конец каждого праймера добавляют сайт рестрикции ApaI для легкого замыкания модифицированных плазмид. Данные праймеры синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям как указано в группе последовательностей SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5 и в таблице, отраженной в Фиг. 1. Получают новые плазмидные вектора pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod и pSF-CMV-HuLambda_LCmod. Генетические карты плазмид представлены на Фиг. 4. Неполные нуклеотидные последовательности плазмид представлены в перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:38, SEQ ID NO:39 и SEQ ID NO:40, для перечисленных выше плазмид соответственно.Based on plasmid vectors pSF-CMV-HuIgG1_HC (OG527), pSF-CMV-HuKappa_LC (OG528), and pSF-CMV-HuLambda LC (OG529) from the commercially available Human IgG Vector Set for engineering chimeric or human immunoglobulins (PP2409, Oxford Genetics) ) create a working vector for cloning the immunoglobulin cDNA, which is obtained by the proposed method, into the existing reading frame. The changes are reduced to the addition of the ATG start code in the context environment of the Kozak sequence and the signal sequence polynucleotide with a restriction site at the end, as well as cutting off a part of the DNA encoding the constant domains C H1 , Cκ, Cλ with the introduction of a "silent" mutation in order to open the site restrictions. A prerequisite is the selection of such a restriction site at the end of the coding sequence of the signal peptide, so that after enzymatic cutting, a blunt end is formed immediately after the last codon of this signal peptide. As an example, the signal sequence of the IGHV1-69*31 allele for the heavy chain expression vector and the IGKV1D-8*01 allele for the κ and λ light chain expression vectors are used (international patent application WO2014058389A1. Haryadi R. et al. Optimization of heavy chain and light chain signal peptides for high level expression of therapeutic antibodies in CHO cells // PloS one. - 2015. - V. 10. - No. 2. - P. e0116878). To modify plasmids, the WP-PCR (whole-plasmid PCR) method is used, in which linearized plasmid DNA is used as a template. The restriction enzymes RfuI (NruI isoschiisomer) and NsbI, respectively, are used to form blunt ends after the heavy and light chain signal sequence polynucleotides. In the nucleotide sequences of the constant domains, sites are selected where it is possible to introduce a restriction site with the formation of a sticky end without disturbing the amino acid sequence of this immunoglobulin chain. Consider that the desired restriction site in the plasmid vector after modification should occur only once, and at the same time the same restriction site should not occur in the cDNA sequence of the immunoglobulin chain intended for cloning into the appropriate vector. As a result, the SalI site is introduced into the pSF-CMV-HuIgG1_HC and pSF-CMV-HuKappa_LC vectors, and the XhoI site is introduced into the pSF-CMV-HuLambda_LC vector. All new genetic constructs are introduced using forward and reverse primers. An ApaI restriction site is added to the 5' end of each primer to easily close the modified plasmids. These primers were synthesized according to the nucleotide sequences as indicated in the sequence group SEQ ID NO: 1, 2, 3, 4, 5 and in the table shown in FIG. 1. Get new plasmid vectors pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod and pSF-CMV-HuLambda_LCmod. Plasmid genetic maps are shown in Fig. 4. Partial nucleotide sequences of the plasmids are shown in the sequence listing as SEQ ID NO:38, SEQ ID NO:39, and SEQ ID NO:40, for the plasmids listed above, respectively.

Осуществляют дизайн генспецифичных праймеров группы 3′ HuIgSMART: 3′ HuIgSMART-G&E (SEQ ID NO: 6), 3′ HuIgSMART-A (SEQ ID NO: 7), 3′ HuIgSMART-M (SEQ ID NO: 8), 3′ HuIgSMART-κ (SEQ ID NO: 9) и 3′ HuIgSMART-λ (SEQ ID NO: 10), которые необходимы для затравки синтеза первой цепи кДНК в реакции обратной транскрипции. Они являются генспецифичными, поскольку комплементарны только целевым мРНК. Принцип отжига генспецифичных праймеров на мРНК отражен в Фиг. 5, где в качестве примера представлен графический результат выравнивания последовательности мРНК цепи ε (GenBank: DQ680069.1) и праймера 3′ HuIgSMART-G&E по алгоритму BLAST. Каждый праймер конструируют с добавлением некомплементарной последовательности (оверхенга) в 5′ области: (5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT), – которая впоследствии служит местом отжига ПЦР-праймера на первом этапе ПЦР с кДНК, синтезированной по технологии SMART. Данные праймеры синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям из таблицы, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 1 – 5. Gene-specific primers of the 3'HuIgSMART group are designed: 3'HuIgSMART-G&E (SEQ ID NO: 6), 3'HuIgSMART-A (SEQ ID NO: 7), 3'HuIgSMART-M (SEQ ID NO: 8), 3' HuIgSMART-κ (SEQ ID NO: 9) and 3' HuIgSMART-λ (SEQ ID NO: 10), which are required to prime first-strand cDNA synthesis in a reverse transcription reaction. They are gene-specific because they are only complementary to the target mRNA. The principle of annealing gene-specific primers to mRNA is shown in FIG. 5, which shows as an example a graphical result of aligning the ε strand mRNA sequence (GenBank: DQ680069.1) and the 3′ HuIgSMART-G&E primer using the BLAST algorithm. Each primer is designed with the addition of a non-complementary sequence (overhang) in the 5′ region: (5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT), which subsequently serves as the site for PCR primer annealing at the first stage of PCR with cDNA synthesized using SMART technology. These primers are synthesized according to the nucleotide sequences from the table shown in FIG. 2, lines No. 1 - 5.

Осуществляют дизайн 5′ и 3′ праймеров для ПЦР второго этапа, где происходит раздельная амплификация участков кДНК тяжелой и легкой цепи иммуноглобулина, содержащих кодоны вариабельного домена. К группе 5′ праймеров относят праймеры для гибридизации с кДНК в области IGHV, IGKV, IGLV генных сегментов, начиная с первого кодона регионов FR1. Данные праймеры синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям, представленным в SEQ ID NO: 11 – 31 и таблице, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 6 – 26. Поскольку 5′-концы ампликонов после проведения ПЦР не подвергают гидролизу рестриктазой, то полученный тупой конец должен иметь фосфатную группу у 5′-атома углерода. Для этого 5′ праймеры проектируют как фосфорилированные на 5′-конце. Праймеры группы 3′ создают гибридизующимися в консервативной части полинуклеотидов, кодирующих γ, ε, α, μ, κ и λ цепи иммуноглобулина. Внутри этих консервативных последовательностей находят участок, где сайт рестрикции возможно привнести с помощью праймера как «тихую» мутацию без изменения аминокислотной последовательности. Примерное место отжига праймера и желаемый сайт рестрикции известны заранее, поскольку это учитывают при инженерии модифицированных плазмидных векторов. Данные праймеры синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям, представленным в группе SEQ ID NO: 32 – 37 и таблице, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 27 – 32. Нижележащую от сайта рестрикции кДНК рассматривают как участок, подлежащий удалению, а затем воссозданию или подмене (в случае амплификации вариабельного домена тяжелой цепи иммуноглобулина, отличного от IgG1) с помощью соответствующего плазмидного вектора.The design of 5' and 3' primers for PCR of the second stage is carried out, where separate amplification of cDNA regions of the immunoglobulin heavy and light chains containing codons of the variable domain takes place. The group of 5' primers includes primers for hybridization with cDNA in the region of IGHV, IGKV, IGLV gene segments, starting from the first codon of the FR1 regions. These primers were synthesized according to the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 11-31 and the table shown in FIG. 2, lines 6–26. Since the 5'-ends of the amplicons are not subjected to restriction enzyme hydrolysis after PCR, the resulting blunt end must have a phosphate group at the 5'-carbon atom. For this, the 5' primers are designed to be phosphorylated at the 5' end. Group 3' primers are designed to hybridize at the conserved portion of the polynucleotides encoding the γ, ε, α, μ, κ, and λ immunoglobulin chains. Within these conserved sequences, a site is found where the restriction site can be introduced with a primer as a "silent" mutation without changing the amino acid sequence. The approximate primer annealing site and the desired restriction site are known in advance as this is taken into account when engineering the modified plasmid vectors. These primers were synthesized according to the nucleotide sequences shown in the group SEQ ID NO: 32-37 and the table shown in FIG. 2, lines nos. 27-32. The cDNA downstream of the restriction site is considered as a region to be deleted and then recreated or replaced (in the case of amplification of the variable domain of the heavy chain of an immunoglobulin other than IgG1) using the appropriate plasmid vector.

Предлагаемый способ в качестве примера описывает отбор IgG+ В-клеток памяти из периферической крови человека. Способ также применим к В-клеткам памяти, которые производят иммуноглобулины IgA и IgE, если таковые изолируют. Клетки памяти секретируют мембарнные (поверхностные) иммуноглобулины в составе В-клеточного рецептора (BCR). Поэтому популяция данных клеток может быть окрашена флюоресцирующим антигеном интереса в дополнение к иммунофенотипирующим красителям перед процедурой флуоресцентного сортинга. Забор крови предлагается производить у доноров, имеющих напряженность иммунитета в отношении антигена, к которому с большой долей вероятности могут вырабатываться антитела в результате вакцинации, инфекции, пищевой токсикоинфекции, инвазии и т.д. Способ не исключает получения моноклональных антител от единичных плазмобластов, которые производят специфичные иммуноглобулины IgG, IgM, IgA и IgE, и даже представляется более продуктивным при заборе крови на 5 – 14 день после заболевания или иммунизации донора, но не рассмотрен в примере предлагаемого изобретения. Плазмобласты производят секретируемую форму иммуноглобулина, поэтому прямое окрашивание жизнеспособных клеток антигеном не представляется возможным. Необходимо применять специальные техники окрашивания, например, предусматривающие создание «ловушки» молекул антител вокруг секретирующей клетки. Одна из таких методик, именуемая авторами «ICA» (immunoglobulin capture assay), описана в первоисточнике (Pinder C. L. et al. Isolation and characterization of antigen-specific plasmablasts using a novel flow cytometry–based Ig capture assay //The Journal of Immunology. – 2017. – Т. 199. – №. 12. – С. 4180-4188.). Для получения специфичных антител антиген интереса конъюгируют с флюорофором, спектральные характеристики которого позволяют использовать его в многоцветной панели с моноклональными антителами для фенотипирования популяции В-клеток памяти. Обогащенные В-лимфоциты донорской крови окрашивают флюорофор-меченными антителами и антигеном. На основании фенотипа сортируют единичные В-клетки памяти методом проточной цитофлюорометрии, совмещенной с флюоресцентным сортингом. Клетки сортируют по одной непосредственно в емкость, предназначенную для проведения реакции обратной транскрипции и первой ПЦР, куда заранее вносят лизирующий раствор, не ингибирующий данные реакции, смесь генспецифичных праймеров группы 3′ HuIgSMART и ингибитор РНКаз. Затем, после шоковой заморозки и оттаивания, ко всему объему лизата в ту же емкость добавляют следующие компоненты: The proposed method, as an example, describes the selection of IgG + B-memory cells from human peripheral blood. The method is also applicable to memory B cells that produce IgA and IgE immunoglobulins, if isolated. Memory cells secrete membrane (surface) immunoglobulins as part of the B-cell receptor (BCR). Therefore, a population of these cells can be stained with the fluorescent antigen of interest in addition to immunophenotyping dyes prior to the fluorescent sorting procedure. It is proposed to take blood from donors who have immunity to an antigen, to which antibodies can most likely be produced as a result of vaccination, infection, food poisoning, infestation, etc. The method does not exclude the production of monoclonal antibodies from single plasmablasts that produce specific immunoglobulins IgG, IgM, IgA and IgE, and even seems to be more productive when taking blood on days 5-14 after the disease or donor immunization, but is not considered in the example of the present invention. Plasmablasts produce a secreted form of immunoglobulin, so direct staining of viable cells with antigen is not possible. It is necessary to apply special staining techniques, for example, involving the creation of a "trap" of antibody molecules around the secreting cell. One of these methods, referred to by the authors as “ICA” (immunoglobulin capture assay), is described in the original source (Pinder CL et al. Isolation and characterization of antigen-specific plasmablasts using a novel flow cytometry–based Ig capture assay // The Journal of Immunology. - 2017. - T. 199. - No. 12. - P. 4180-4188.). To obtain specific antibodies, the antigen of interest is conjugated with a fluorophore, the spectral characteristics of which allow it to be used in a multicolor panel with monoclonal antibodies for the phenotyping of a population of memory B cells. Enriched B-lymphocytes from donor blood are stained with fluorophore-labeled antibodies and antigen. Based on the phenotype, single memory B cells are sorted by flow cytofluorometry combined with fluorescent sorting. Cells are sorted one by one directly into a container intended for the reverse transcription reaction and the first PCR, where a lysing solution that does not inhibit these reactions, a mixture of HuIgSMART group 3' gene-specific primers, and an RNase inhibitor are added in advance. Then, after shock freezing and thawing, the following components are added to the entire volume of the lysate in the same container:

- вода, свободная от нуклеаз и нуклеиновых кислот;- water free from nucleases and nucleic acids;

- реакционный буфер;- reaction buffer;

- олигонуклеотид TSO с последовательностью нуклеотидов 5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTACGC(rG)3 3′ или аналогичной, поскольку при использовании TSO из коммерчески доступных наборов участок олиго(rG) может отличаться и является коммерческой тайной производителя;- TSO oligonucleotide with the nucleotide sequence 5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTACGC(rG) 3 3′ or similar, since when using TSO from commercially available kits, the oligo(rG) site may differ and is a trade secret of the manufacturer;

- ПЦР-праймер с последовательностью нуклеотидов 5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT 3′;- PCR primer with the nucleotide sequence 5′ AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT 3′;

- ингибитор РНКаз;- RNase inhibitor;

- термостабильная ДНК-полимераза;- thermostable DNA polymerase;

- обратная транскриптаза (ревертаза) семейства MMLV.- reverse transcriptase (revertase) of the MMLV family.

Проводят реакцию обратной транскрипции по технологии SMART с последующей первой ПЦР, получая в одной пробирке нуклеиновые кислоты – кДНК и фрагмента тяжелой, и фрагмента легкой цепи, фланкированные с обоих концов адапторной последовательностью. Второй этап ПЦР осуществляют параллельно в трех пробирках с использованием продукта первой ПЦР в качестве ДНК-матрицы, что соответствует концепции вложенной ПЦР. Данная ПЦР предназначена для амплификации полинуклеотидов, которые включают домены VH и Vκ или Vλ цепей иммуноглобулина, притом полинуклеотиды предназначены для клонирования в соответствующие плазмидные вектора со сборкой полноразмерного гена тяжелой и легкой цепи человеческого IgG. Для каждой реакции используют свою смесь 5′ и 3′ праймеров и 0,1 - 1 мкл продукта реакции первой ПЦР без очистки. Для амплификации нуклеиновой кислоты домена VH в реакцию добавляют смесь праймеров с последовательностями как указано в Фиг. 2 в строках под №№ 6 – 14 и 27 – 30, а также в SEQ ID NO 11 – 19 и 32 – 35, для которых определяют температуру отжига 50 °C. Для амплификации нуклеиновой кислоты домена Vκ в реакцию добавляют смесь праймеров с последовательностями как указано в Фиг. 2 в строках под №№ 15 – 18, 31, а также в SEQ ID NO 20 – 23, 36, для которых определяют температуру отжига 55 °C. Для амплификации нуклеиновой кислоты домена Vλ в реакцию добавляют смесь праймеров с последовательностями как указано в Фиг. 2 в строках под №№ 19 – 26, 32, а также в SEQ ID NO 24 – 31, 37, для которых определяют температуру отжига 55 °C. Амплификацию проводят с использованием термостабильной ДНК полимеразы с 3′ - 5′ экзонуклеазной активностью. Выполняют 30 циклов: денатурация, отжиг праймеров в течение 15 с и элонгация ДНК в течение 30 с. Время и температуру денатурации, а также температуру элонгации ДНК, выбирают согласно оптимальным значениям для используемой ДНК-полимеразы. Результаты реакций оценивают на основании данных электрофореза в агарозном геле. Регистрируют успешно проведенные реакции, отвечающие требованию: один четко различимый фрагмент ДНК следующего размера (в парах оснований): VH 360-390 п.о., Vκ 470-490 п.о., Vλ 360-380 п.о. От одной единичной клетки может быть успешно амплифицирован только один вариант фрагмента легкой цепи, определяемый ее типом: κ или λ. Продукты позитивных реакций очищают и подвергают рестрикционному гидролизу. Нуклеиновую кислоту домена VH разрезают рестриктазами SalI и XhoI, домена Vκ рестриктазой SalI, домена Vλ рестриктазой XhoI. Параллельно обрабатывают рестриктазами сконструированные плазмидные вектора, предоставляющие Козак-последовательность, полинуклеотид сигнальной последовательности и недостающего участка соответсвующей цепи иммуноглобулина. Например, плазмиду pSF-CMV-HuIgG1_HCmod разрезают рестриктазами NruI (RfuI) и SalI, pSF-CMV-HuKappa_LCmod рестриктазами NsbI и SalI, pSF-CMV-HuLambda_LCmod рестриктазами NsbI и XhoI. Подготовленные плазмиды и ПЦР-продукты сшивают в реакции лигирования ферментом T4 ДНК лигазой. В результате от данной клетки получаю два плазмидных вектора с экспрессионными кассетами тяжелой и легкой цепи рекомбинантного человеческого специфичного иммуноглобулина.The reverse transcription reaction is carried out using SMART technology, followed by the first PCR, obtaining nucleic acids in one tube - cDNA of both a heavy chain fragment and a light chain fragment, flanked at both ends with an adapter sequence. The second PCR step is carried out in parallel in three tubes using the product of the first PCR as a DNA template, which corresponds to the nested PCR concept. This PCR is designed to amplify polynucleotides that include the V H and Vκ or Vλ domains of immunoglobulin chains, and the polynucleotides are designed to be cloned into appropriate plasmid vectors to assemble the full length human IgG heavy and light chain gene. For each reaction, use its own mixture of 5' and 3' primers and 0.1 - 1 µl of the reaction product of the first PCR without purification. To amplify the V H domain nucleic acid, a mixture of primers with sequences as indicated in FIG. 2 in lines under Nos. 6 - 14 and 27 - 30, as well as in SEQ ID NOs 11 - 19 and 32 - 35, for which an annealing temperature of 50 °C is determined. To amplify the nucleic acid of the Vκ domain, a mixture of primers with sequences as indicated in FIG. 2 in lines under Nos. 15 - 18, 31, as well as in SEQ ID NO 20 - 23, 36, for which an annealing temperature of 55 °C is determined. To amplify the Vλ domain nucleic acid, a mixture of primers with sequences as indicated in FIG. 2 in lines under No. 19 - 26, 32, as well as in SEQ ID NO 24 - 31, 37, for which the annealing temperature is determined to be 55 °C. Amplification is carried out using a thermostable DNA polymerase with 3'-5' exonuclease activity. 30 cycles are performed: denaturation, primer annealing for 15 s, and DNA elongation for 30 s. The time and temperature of denaturation, as well as the temperature of DNA elongation, are chosen according to the optimal values for the DNA polymerase used. The results of the reactions are evaluated on the basis of agarose gel electrophoresis data. Successful reactions are recorded that meet the requirement: one clearly distinguishable DNA fragment of the following size (in base pairs): V H 360-390 bp, Vκ 470-490 bp, Vλ 360-380 bp. From one single cell, only one variant of the light chain fragment can be successfully amplified, determined by its type: κ or λ. Products of positive reactions are purified and subjected to restriction hydrolysis. The nucleic acid of the V H domain is cut with SalI and XhoI restriction enzymes, the Vκ domain with SalI restriction enzyme, and the Vλ domain with XhoI restriction enzyme. Concurrently, engineered plasmid vectors providing the Kozak sequence, the signal sequence polynucleotide, and the missing portion of the corresponding immunoglobulin chain are treated with restriction enzymes. For example, plasmid pSF-CMV-HuIgG1_HCmod is cut with NruI (RfuI) and SalI, pSF-CMV-HuKappa_LCmod with NsbI and SalI, pSF-CMV-HuLambda_LCmod with NsbI and XhoI. The prepared plasmids and PCR products are crosslinked in a T4 DNA ligase ligation reaction. As a result, two plasmid vectors with recombinant human specific immunoglobulin heavy and light chain expression cassettes are obtained from this cell.

Полученные плазмиды доставляют в линейные клети млекопитающих, например, CHO, HEK293, COS-7 или др., при помощи совместной липосомальной трансфекции. Для этого используют смесь плазмидных векторов, несущих гены нативно спаренных легкой цепи и тяжелой цепи, в соотношении 2:1 по молярной концентрации ДНК. Клетки культивируют 7 – 14 дней в бессывороточной питательной среде, после чего осветленную культуральную жидкость пропускают через хроматографический сорбент Белок А для связывания иммуноглобулинов. Затем очищенные антитела элюируют с колонки при помощи буфера с pH 2,4. Очищенные антитела тестируют на специфичность в отношении антигена интереса в ИФА и/или иммуноблоте.The resulting plasmids are delivered into linear mammalian cells, eg CHO, HEK293, COS-7, or others, by liposomal co-transfection. To do this, use a mixture of plasmid vectors carrying the genes of natively paired light chain and heavy chain, in a ratio of 2:1 by molar concentration of DNA. The cells are cultivated for 7–14 days in a serum-free nutrient medium, after which the clarified culture liquid is passed through a Protein A chromatographic sorbent to bind immunoglobulins. The purified antibodies are then eluted from the column with pH 2.4 buffer. Purified antibodies are tested for specificity for the antigen of interest in ELISA and/or immunoblot.

Для лучшего понимания сущности изобретения ниже следуют примеры его конкретного выполнения.For a better understanding of the essence of the invention, examples of its specific implementation follow.

Пример 1. Подготовка векторов.Example 1. Preparation of vectors.

Плазмидные вектора pSF-CMV-HuIgG1_HC, pSF-CMV-HuKappa_LC и pSF-CMV-HuLambda_LC в количестве 1 мкг линеаризуют (релаксируют) по сайту рестрикции NcoI. Для этого готовят соответствующие отдельные смеси плазмид в 20 мкл 1X буфера Tango и инкубируют с 10 ед. рестриктазы NcoI (Thermo Fisher) 1 час при 37 °C. Затем фермент инактивируют нагреванием при 65 °C в течение 20 мин. Далее линеаризованные плазмиды амплифицируют со следующими парами праймеров: pSF-CMV-HuIgG1 HC с парой H_Apa/Sal_For-WP и HSS_Rfu/Apa_Rev-WP; pSF-CMV-HuKappa LC с парой K_Apa/Sal_For-WP и K&LSS_Nsb/Apa_Rev-WP; pSF-CMV-HuLambda LC с парой K&LSS_Nsb/Apa_Rev-WP и L_Apa/Xho_For-WP. Нуклеотидные последовательности праймеров указаны в таблице, отраженной в Фиг. 1. Для приготовления ПЦР смеси на одну реакцию объемом 25 мкл используют воду, свободную от нуклеиновых кислот и нуклеаз, по 5 пкМ прямого (For) и обратного (Rev) праймера, 0,1 мкл линейной плазмидной ДНК и 12,5 мкл смеси 2X Phusion Hot Start II High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher). Амплификацию проводят, используя следующие параметры: предварительная денатурация 98°C в течение 1 мин, далее 20 циклов: 98°C 15 с, 60°C 15 с, 72°C 3 мин, затем финальная элонгация при 72°C в течение 5 минут. Качественный результат реакций оценивают электрофоретически (Фиг. 3). Регистрируют три фрагмента ДНК размером более 4000 пар оснований. После проведения ПЦР ДНК подвергают фенол-хлороформной экстракции и спиртовой преципитации. Далее по 50-100 нг очищенных ПЦР-продуктов гидролизуют эндонуклеазой рестрикции ApaI FastDigest в буфере FD (Thermo Fisher). Спустя час инкубации при 37 °C фермент в реакциях инактивируют температурой 65 °C в течение 5 минут, затем добавляют АТФ до 0,5 мМ, дитиотреитол до 10 мМ и 5 ед. Вейсса T4 ДНК-лигазы (все реактивы Thermo Fisher). Выдерживают 2-3 часа при комнатной температуре, после чего подвергают фенол-хлороформной экстракции и спиртовой преципитации. Осадки ДНК растворяют в 1 мкл деионизованной воды и используют для электротрансформации компетентных клеток E.coli DH12S. Из позитивных трансформантов, выросших на агаризованной среде LB с канамицином, выделяют плазмидную ДНК, которую впоследствии секвенируют по Сэнгеру с праймера CMV Forward (5′ CGCAAATGGGCGGTAGGCGTG 3′). Новые векторы именуют pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod и pSF-CMV-HuLambda_LCmod. Plasmid vectors pSF-CMV-HuIgG1_HC, pSF-CMV-HuKappa_LC and pSF-CMV-HuLambda_LC in the amount of 1 µg are linearized (relaxed) at the NcoI restriction site. To do this, prepare the appropriate individual mixtures of plasmids in 20 µl of 1X Tango buffer and incubate with 10 u. restrictase NcoI (Thermo Fisher) 1 hour at 37°C. The enzyme is then inactivated by heating at 65°C for 20 min. Next, the linearized plasmids are amplified with the following primer pairs: pSF-CMV-HuIgG1 HC with a pair of H_Apa/Sal_For-WP and HSS_Rfu/Apa_Rev-WP; pSF-CMV-HuKappa LC with a pair of K_Apa/Sal_For-WP and K&LSS_Nsb/Apa_Rev-WP; pSF-CMV-HuLambda LC with a pair of K&LSS_Nsb/Apa_Rev-WP and L_Apa/Xho_For-WP. The nucleotide sequences of the primers are shown in the table shown in FIG. 1. To prepare a PCR mixture for one reaction with a volume of 25 µl, use water free from nucleic acids and nucleases, 5 pM each of the forward (For) and reverse (Rev) primer, 0.1 µl of linear plasmid DNA and 12.5 µl of the 2X mixture Phusion Hot Start II High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher). Amplification is carried out using the following parameters: pre-denaturation 98°C for 1 min, then 20 cycles: 98°C 15 s, 60°C 15 s, 72°C 3 min, then final elongation at 72°C for 5 minutes . The qualitative result of the reactions is evaluated electrophoretically (Fig. 3). Register three DNA fragments larger than 4000 base pairs. After PCR, DNA is subjected to phenol-chloroform extraction and alcohol precipitation. Then, 50-100 ng of purified PCR products are hydrolyzed with ApaI FastDigest restriction endonuclease in FD buffer (Thermo Fisher). After an hour of incubation at 37 °C, the enzyme in reactions is inactivated at 65 °C for 5 minutes, then ATP is added to 0.5 mM, dithiothreitol to 10 mM, and 5 U. Weiss T4 DNA ligases (all Thermo Fisher reagents). Incubated for 2-3 hours at room temperature, and then subjected to phenol-chloroform extraction and alcohol precipitation. DNA pellets are dissolved in 1 µl of deionized water and used for electrotransformation of competent E. coli DH12S cells. From positive transformants grown on LB agar medium with kanamycin, plasmid DNA is isolated, which is subsequently sequenced by Sanger from the primer CMV Forward (5' CGCAAATGGGCGGTAGGCGTG 3'). The new vectors are named pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod and pSF-CMV-HuLambda_LCmod.

Пример 2. Дизайн праймеров для амплификации целевых кДНК.Example 2 Design of primers for amplification of target cDNA.

Дизайн праймеров для затравки синтеза первой цепи кДНК. Комплементарные части праймеров 3′ HuIgSMART-κ и 3′ HuIgSMART-λ оставляют идентичными праймерам 3′ Cκ 494-516 и 3′ Сλ по (Smith K. et al. Rapid generation … С. 372.), соответственно. Отжигающиеся участки праймеров 3′ HuIgSMART-G&E, 3′ HuIgSMART-A и 3′ HuIgSMART-M конструируют как гибридизующиеся с участкам мРНК тяжелой цепи в областях константных доменов CH1 человеческого иммуноглобулина G, A и M. Праймер 3′ HuIgSMART-G&E также способен к отжигу на мРНК домена CH1 иммуноглобулина E с тремя малозначительными несоответствиями нуклеотидов. Праймеры группы 3′ синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям в таблице, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 1 – 5.Design of primers to prime the synthesis of the first cDNA strand. The complementary portions of the 3' HuIgSMART-κ and 3' HuIgSMART-λ primers are left identical to the 3' Cκ 494-516 and 3' Cλ primers by (Smith K. et al. Rapid generation ... C. 372.), respectively. The annealing regions of primers 3'HuIgSMART-G&E,3' HuIgSMART-A, and 3' HuIgSMART-M are designed to hybridize to heavy chain mRNA regions in the C H1 constant domain regions of human immunoglobulin G, A, and M. Primer 3'HuIgSMART-G&E is also capable of to annealing on mRNA of the C H1 domain of immunoglobulin E with three minor nucleotide mismatches. Group 3' primers are synthesized according to the nucleotide sequences in the table shown in FIG. 2, lines No. 1 - 5.

Дизайн 5′ и 3′ праймеров для ПЦР с целью клонирования полученных продуктов реакции. Праймеры группы 5′ синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям в таблице, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 6 - 26. Праймерам в рамках одной подгруппы (5' VH, 5' Vκ, 5' Vλ) назначают сквозную нумерацию, не привязанную к подгруппе V сегмента или конкретному сегменту. Данные праймеры фосфорилируют путем внесения 5′-Pi модификации при синтезе.Design of 5' and 3' PCR primers to clone the obtained reaction products. Group 5' primers were synthesized according to the nucleotide sequences in the table shown in FIG. 2, lines Nos. 6-26. Primers within one subgroup (5'VH, 5'Vκ, 5'Vλ) are assigned through numbering, not tied to a subgroup of the V segment or a specific segment. These primers are phosphorylated by introducing a 5'-Pi modification during synthesis.

Праймеры группы 3′ синтезируют согласно нуклеотидным последовательностям в таблице, отраженной в Фиг. 2, строки №№ 27 - 32. Праймеры 3′ JCHG_XhoI, 3′ JCHG&E_XhoI, 3′ JCHA_SalI и 3' JCHM_SalI конструируют как гибридизующиеся на стыке J генных сегментов и CH1 домена, а именно с последними 9 нуклеотидами региона FR4 и несколькими нуклеотидами константой области так, чтобы температура плавления составляла не менее 55 °С с учетом частичной некомплементарности. Праймеры 3′ Cκ_SalI и 3′ Cλ_XhoI конструируют для гибридизации с кодирующими последовательностями константных доменов Cκ и Cλ. Праймер 3′ Cλ_XhoI конструируют по аналогии с праймером 3′ XhoI Cλ (Smith K. et al. Rapid generation … С. 372.), с внутренним сайтом узнавания рестриктазой XhoI (Фиг. 6). Group 3' primers are synthesized according to the nucleotide sequences in the table shown in FIG. 2, lines nos. 27-32. Primers 3' JCHG_XhoI, 3'JCHG&E_XhoI,3' JCHA_SalI and 3' JCHM_SalI are designed to hybridize at the junction of the J gene segments and the C H1 domain, namely with the last 9 nucleotides of the FR4 region and several nucleotides of the constant area so that the melting point is at least 55 ° C, taking into account partial non-complementarity. Primers 3' Cκ_SalI and 3' Cλ_XhoI are designed to hybridize to the coding sequences for the Cκ and Cλ constant domains. The 3′ Cλ_XhoI primer was designed in analogy to the 3′ XhoI Cλ primer (Smith K. et al. Rapid generation ... p. 372.), with an internal XhoI restriction enzyme recognition site (FIG. 6).

Пример 3. Клеточный флюоресцентный сортинг и пробоподготовка для него Example 3. Fluorescent cell sorting and sample preparation for it

Антиген «А», полипептид с молекулярной массой 33 кДа и семью аминокислотными остатками лизина в составе молекулы, метят R-фикоэритрином (PE) из набора R-Phycoerythrin Conjugation Kit (Abcam).Antigen "A", a 33 kDa polypeptide with seven lysine amino acid residues in the molecule, is labeled with R-Phycoerythrin (PE) from the R-Phycoerythrin Conjugation Kit (Abcam).

Все работы проводят в «чистой зоне» в строгих асептических условиях. Используют только одноразовые расходные материалы со степенью чистоты «PCR clean» (Eppendorf) и наконечники с аэрозольным барьером. Подготовку буфера «CDS Sorting Solution» для сортинга и лизиса клеток проводят с использованием компонентов набора SMART-Seq HT Kit (TaKaRa), но заменяя праймер 3′ SMART-Seq CDS Primer II A на смесь генспецифичных праймеров для синтеза первой цепи кДНК. Для приготовления данной смеси праймеры 3′ HuIgSMART-G&E, 3′ HuIgSMART-A, 3′ HuIgSMART-M, 3′ HuIgSMART-κ и 3′ HuIgSMART-λ объединяют в общий стоковый раствор, где концентрация каждого праймера составляет 10 мкМ. Далее подготавливают буфер на 12 реакций для сортировки 12 единичных В-клеток: смешивают 126 мкл воды (свободной от нуклеаз), 12 мкл раствора смеси праймеров, 11,4 мкл десятикратного лизис-буфера, 0,6 мкл ингибитора РНКаз. Буфер помещают в ПЦР-пробирки по 12,5 мкл (можно объединенные в стрип) или в первый горизонтальный ряд ПЦР-планшета и немедленно используют для сортинга.All work is carried out in a "clean zone" under strict aseptic conditions. Use only disposable consumables with PCR clean grade (Eppendorf) and tips with an aerosol barrier. The preparation of the CDS Sorting Solution buffer for cell sorting and lysis is carried out using the components of the SMART-Seq HT Kit (TaKaRa), but replacing the 3′ SMART-Seq CDS Primer II A primer with a mixture of gene-specific primers for the synthesis of the first cDNA strand. To prepare this mixture, primers 3'HuIgSMART-G&E, 3'HuIgSMART-A, 3'HuIgSMART-M, 3'HuIgSMART-κ and 3'HuIgSMART-λ are combined into a common stock solution, where the concentration of each primer is 10 μM. Next, a buffer for 12 reactions is prepared for sorting 12 single B cells: 126 µl of water (free from nucleases), 12 µl of a primer mixture solution, 11.4 µl of tenfold lysis buffer, 0.6 µl of RNase inhibitor are mixed. The buffer is placed in 12.5 µl PCR tubes (can be combined into a strip) or in the first horizontal row of the PCR plate and is immediately used for sorting.

Из донорской крови объемом 40-50 мл получают обогащенную В-лимфоцитарную фракцию с использованием набора RosetteSep Human B Cell Enrichment Cocktail (STEMCELL). Для выявления субпопуляции В-клеток памяти используют многоцветную панель: CD19 APC / CD27 BB515 / CD38 PE-Cy7 / IgG BB700 / антиген «А» PE. В-лимфоциты окрашивают комбинацией моноклональных антител, конъюгированных с флюорохромами: anti-CD19 APC (клон HIB19), anti-CD38 PE-cy7 (клон HIT2), anti-CD27 BB515 (клон M-T271), anti-IgG BB700, – и антигеном «А»-PE в фосфатно-солевом буфере (137 мМ NaCl, 2,7 мМ KCl, 10 мМ Na2HPO4, 1,76 мМ KH2PO4, рН 7.4, далее: ФСБ) с добавлением 2% эмбриональной телячьей сыворотки. Не связавшиеся молекулы удаляют трехкратной отмывкой клеток в ФСБ. Иммунофенотипирование и сортинг целевых популяций клеток проводят в день взятия крови при помощи проточного цитофлюориметра FACS Aria III (BD Biosciences), оснащенного тремя лазерами с длинами волн излучения 405, 488 и 633 нм. Сначала проводят гейтирование по прямому (FSC) и боковому (SSC) светорассеянию, что позволяет определить размер и гранулярность, соответственно (Фиг. 7А). После исключения дуплетов (Фиг. 7B) и гейтирования CD19+ В-лимфоцитов (Фиг. 7С), на основе коэкспрессии CD27/CD38 молекул выделяют В-клетки памяти с фенотипом CD19+CD27+CD38−/+ (Фиг. 7D). Таким образом, в анализ отбирают и «активированные», и «покоящиеся» В-клетки памяти. Далее в этой субпопуляции дополнительно выделяют только IgG+ клетки (Фиг. 7Е). Таким образом, данная панель позволяет выделить IgG+ В-клетки памяти с фенотипом CD19+CD27+CD38−/+IgG+. На последнем этапе в субпопуляции IgG-позитивных В-клеток памяти проводят дополнительное гейтирование по каналу PE, выделяя специфические клетки памяти к целевому антигену с фенотипом CD19+CD27+CD38−/+IgG+антиген «А» PE+ (Фиг. 7F). Клетки данного фенотипа сортируют по одной в слоты начиная с A2 и далее. Слот А1 пропускают для контрольно-демонстрационной реакции.An enriched B-lymphocyte fraction is obtained from 40-50 ml of donated blood using the RosetteSep Human B Cell Enrichment Cocktail (STEMCELL). To identify a subpopulation of memory B cells, a multicolor panel is used: CD19 APC / CD27 BB515 / CD38 PE-Cy7 / IgG BB700 / PE antigen A. B lymphocytes are stained with a combination of fluorochrome-conjugated monoclonal antibodies: anti-CD19 APC (clone HIB19), anti-CD38 PE-cy7 (clone HIT2), anti-CD27 BB515 (clone M-T271), anti-IgG BB700, and antigen "A"-PE in phosphate-buffered saline (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 1.76 mM KH2PO4, pH 7.4, hereinafter: PBS) with the addition of 2% fetal calf serum. Unbound molecules are removed by washing the cells three times in PBS. Immunophenotyping and sorting of target cell populations is carried out on the day of blood sampling using a FACS Aria III flow cytometer (BD Biosciences) equipped with three lasers with wavelengths of 405, 488 and 633 nm. First, forward scatter (FSC) and side scatter (SSC) gates are performed to determine size and granularity, respectively (FIG. 7A). After deletion of doublets (Fig. 7B) and gated CD19+B-lymphocytes (Fig. 7C), based on the co-expression of CD27/CD38 molecules, memory B-cells with the CD19 phenotype are isolated+CD27+CD38−/+ (Fig. 7D). Thus, both “activated” and “resting” memory B cells are selected for analysis. Further, in this subpopulation, only IgG is additionally isolated.+cells (Fig. 7E). Thus, this panel allows you to isolate IgG+ Memory B cells with the CD19 phenotype+CD27+CD38−/+IgG+. At the last stage, the subpopulation of IgG-positive memory B cells is additionally gated through the PE channel, isolating specific memory cells for the target antigen with the CD19 phenotype.+CD27+CD38−/+IgG+antigen "A" PE+ (Fig. 7F). Cells of a given phenotype are sorted one at a time into slots from A2 onwards. Slot A1 is skipped for a control demo reaction.

По завершении сортинга пробирки или планшеты с клетками подвергают шоковой заморозке выдерживанием в жидком азоте или на сухом льду. Затем образцы хранят при -80 °С.After sorting is complete, the tubes or cell plates are blast-frozen in liquid nitrogen or on dry ice. The samples are then stored at -80°C.

Пример 4. Синтез и амплификация целевых кДНК. Example 4 Synthesis and amplification of target cDNA.

Все работы проводят в «чистой зоне» в строгих асептических условиях. Используют только одноразовые расходные материалы со степенью чистоты «PCR clean» (Eppendorf) и наконечники с аэрозольным барьером. Амплификатор располагают в непосредственной близости от рабочего места, а все режимы инкубации и амплификации объединяют в одну непрерывную программу согласно дальнейшим указаниям.All work is carried out in a "clean zone" under strict aseptic conditions. Use only disposable consumables with PCR clean grade (Eppendorf) and tips with an aerosol barrier. The cycler is located in the immediate vicinity of the workplace, and all modes of incubation and amplification are combined into one continuous program according to further instructions.

ПЦР-пробирки, стрип или планшет с отсортированными клетками по примеру 3 извлекают из низкотемпературного холодильника и немедленно помещают в предварительно нагретый до 72°C амплификатор с разогретой до 105°C крышкой на 3 минуты. Затем температуру в амплификаторе понижают до 4°C и инкубируют еще 2 минуты. Во время инкубации подготавливают реакционную смесь для ОТ-ПЦР, не превышая суммарного времени инкубации 5 минут на эту операцию, поэтому замороженные компоненты смеси размораживают заранее. Для осуществления 12 реакций в микропробирку последовательно вносят следующие компоненты из набора SMART-Seq HT Kit:PCR tubes, a strip or a plate with sorted cells according to example 3 are removed from the low-temperature refrigerator and immediately placed in a preheated to 72°C amplifier with a lid heated to 105°C for 3 minutes. Then the temperature in the cycler is lowered to 4°C and incubated for another 2 minutes. During incubation, prepare the reaction mixture for RT-PCR, not exceeding the total incubation time of 5 minutes for this operation, so the frozen components of the mixture are thawed in advance. To carry out 12 reactions, the following components from the SMART-Seq HT Kit are sequentially added to the microtube:

Вода – 8,4 мкл;Water - 8.4 µl;

One-Step Buffer – 96 мкл;One-Step Buffer - 96 µl;

SMART-Seq HT Oligonucleotide – 12 мкл;SMART-Seq HT Oligonucleotide - 12 µl;

RNase Inhibitor – 6 мкл;RNase Inhibitor - 6 µl;

SeqAmp DNA Polymerase – 3,6 мкл (строго контролируя количество фермента при наборе и внесении);SeqAmp DNA Polymerase - 3.6 µl (strictly controlling the amount of enzyme during collection and application);

SMARTScribe Reverse Transcriptase (100 U/µl) – 24 мкл.SMARTScribe Reverse Transcriptase (100 U/µl) - 24 µl.

Содержимое несколько раз аккуратно перемешивают пипетированием, избегая образования пузырей. Приготовление смеси на количество реакций менее 12 не желательно. При большем количестве единично отсортированных клеток количество каждого компонента высчитывают пропорцией.The contents are mixed gently by pipetting several times, avoiding the formation of bubbles. Preparation of the mixture for the number of reactions less than 12 is not desirable. With a larger number of single sorted cells, the amount of each component is calculated by proportion.

Пробирки или планшет извлекают из амплификатора после завершения инкубации при 4°C. Устанавливают температуру термоблока 42°C и время 90 минут. По достижении желаемой температуры программу ставят на паузу. В каждую ПЦР-пробирку/лунку добавляют по 12,5 мкл реакционной смеси и аккуратно перемешивают пипетированием 2 - 3 раза, избегая образования пузырей. После этого пробы возвращают в амплификатор и запускают следующую программу: инкубация 42°C 90 мин, затем нагрев до 95°C в течение 1 мин, затем 20 циклов: 98°C 10 с, 65°C 30 с, 68°C 1 мин, - далее финальная элонгация 72°C 5 мин и хранение проб до выемки 4°C ∞.The tubes or plate are removed from the cycler after completion of the incubation at 4°C. Set the temperature of the thermoblock to 42°C and the time to 90 minutes. When the desired temperature is reached, the program is paused. Add 12.5 µl of the reaction mixture to each PCR tube/well and mix gently by pipetting 2-3 times to avoid bubbles. After that, the samples are returned to the cycler and the following program is started: incubation 42°C 90 min, then heating to 95°C for 1 min, then 20 cycles: 98°C 10 s, 65°C 30 s, 68°C 1 min , - then final elongation 72°C 5 min and storage of samples until extraction 4°C ∞.

Продукт реакции ОТ-ПЦР используют в качестве матрицы ДНК в ПЦР второго этапа. Сначала смешивают праймеры для составления трех композиций – стоковых 50-кратных растворов с концентрацией каждого праймера 10 мМ.The product of the RT-PCR reaction is used as a DNA template in the PCR of the second stage. First, primers are mixed to make three compositions - stock 50-fold solutions with a concentration of each primer 10 mm.

1) Композиция «VH-JCH»: праймеры 5′ VH-1, 5′ VH-2, 5′ VH-3, 5′ VH-4, 5′ VH-5, 5′ VH-6, 5′ VH-7, 5′ VH-8, 5′ VH-9, 3′ JCHG_XhoI, 3′ JCHG&E_XhoI, 3′ JCHA_SalI, 3′ JCHM_SalI с последовательностями нуклеотидов как указанов в строках под №№ 6 – 14 и 27 – 30 Фиг. 2.1) Composition "VH-JCH": primers 5'VH-1, 5'VH-2, 5'VH-3, 5'VH-4, 5'VH-5, 5'VH-6, 5'VH- 7, 5' VH-8, 5' VH-9, 3' JCHG_XhoI, 3' JCHG&E_XhoI, 3' JCHA_SalI, 3' JCHM_SalI with nucleotide sequences as indicated in rows 6–14 and 27–30 of Fig. 2.

2) Композиция «Vκ-Cκ»: 5′ Vκ-1, 5′ Vκ-2, 5′ Vκ-3, 5′ Vκ-4, 3′ Cκ_SalI с последовательностями нуклеотидов как указанов в строках под №№ 15 – 18, 31 Фиг. 2.2) Composition "Vκ-Cκ": 5'Vκ-1, 5'Vκ-2, 5'Vκ-3, 5'Vκ-4, 3'Cκ_SalI with nucleotide sequences as indicated in the lines under No. 15 - 18, 31 Fig. 2.

3) Композиция «Vλ-Cλ»: 5′ Vλ-1, 5′ Vλ-2, 5′ Vλ-3, 5′ Vλ-4, 5′ Vλ-5, 5′ Vλ-6, 5′ Vλ-7, 5′ Vλ-8, 3′ Cλ_XhoI с последовательностями нуклеотидов как указанов в строках под №№ 19 – 26, 32 Фиг. 2.3) Composition "Vλ-Cλ": 5'Vλ-1, 5'Vλ-2, 5'Vλ-3, 5'Vλ-4, 5'Vλ-5, 5'Vλ-6, 5'Vλ-7 , 5' Vλ-8, 3' Cλ_XhoI with nucleotide sequences as indicated in rows 19–26, 32 Fig. 2.

Пподготавливают три варианта ПЦР смеси для каждого продукта реакции ОТ-ПЦР по технологии SMART. На одну реакцию объемом 50 мкл используют 1 мкл композиции праймеров VH-JCH, или Vκ-Cκ, или Vλ-Cλ, 0,5 мкл продукта ОТ-ПЦР без очистки, 25 мкл смеси 2X Phusion Hot Start II High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher), а оставшийся объем 23,5 мкл заопляют водой, свободной от нуклеиновых кислот и нуклеаз. Амплификацию проводят, используя следующие параметры: предварительная денатурация 98°C в течение 1 мин, далее 30 циклов: 98°C 15 с, 50°C для амплификации VH или 55°C для амплификации VL (κ и λ) 15 с, 72°C 30 с, затем финальная элонгация при 72°C в течение 5 минут. Качественный результат реакции оценивают электрофоретически, что отражено в Фиг. 8. Истинные ампликоны идентифицируют, если они выражены в виде четкого монопродукта и имеют следующую длину в сравнении с маркером молекулярного веса: VH 360-390 пар (Фиг. 8, дорожки 4 и 7) оснований, Vκ 470-490 п.о. (Фиг. 8, дорожка 5), Vλ 360-380 п.о. (Фиг. 8, дорожка 9). Чистая дорожка или наличие 1 – 3 слабо различимых полос, образованных в результате неспецифического отжига праймеров с контаминирующей ДНК в отсутствии целевой матрицы, свидетельствует о непрошедшей реакции (Фиг. 8, дорожки 1, 2, 3, 6, 8). Данное явление должно иметь место при амплификации одного из изотипов легкой цепи (Фиг. 8, дорожки 6 и 8). В случае неуспешной амплификации пары VH и VL от единичной клетки клонирование кДНК не начинают, как и в случае одновременной амплификации и Vκ, и Vλ. При одновременном отсутствии продукта амплификации фрагмента тяжелой и легкой цепи, подобно электрофоретическому разделению ПЦР-продуктов серии реакций с содержимым лунки (пробирки) А1 по примеру 3 (Фиг. 8, дорожки 1, 2, 3), косвенно судят об отсутствии клетки в лизирующем буфере. Three versions of the PCR mixture are prepared for each product of the RT-PCR reaction using SMART technology. For one 50 µl reaction, use 1 µl of VH-JCH or Vκ-Cκ or Vλ-Cλ primer composition, 0.5 µl of RT-PCR product without purification, 25 µl of 2X Phusion Hot Start II High-Fidelity PCR Master Mix (Thermo Fisher), and the remaining volume of 23.5 μl is flooded with water free of nucleic acids and nucleases. Amplification is carried out using the following parameters: pre-denaturation 98°C for 1 min, then 30 cycles: 98°C 15 s, 50°C for V H amplification or 55°C for V L amplification (κ and λ) 15 s, 72°C for 30 s, then final elongation at 72°C for 5 minutes. The qualitative result of the reaction is evaluated electrophoretically, which is reflected in Fig. 8. True amplicons are identified if they are expressed as a clear mono-product and have the following length compared to the molecular weight marker: V H 360-390 bp (Fig. 8, lanes 4 and 7) bases, Vκ 470-490 bp. (Fig. 8, track 5), Vλ 360-380 p. (Fig. 8, lane 9). A clear lane or the presence of 1–3 faint bands formed as a result of nonspecific annealing of primers with contaminating DNA in the absence of the target template indicates a failed reaction (Fig. 8, lanes 1, 2, 3, 6, 8). This phenomenon should occur when amplifying one of the light chain isotypes (FIG. 8, lanes 6 and 8). In case of unsuccessful amplification of a pair of V H and V L from a single cell, cDNA cloning is not started, as is the case with simultaneous amplification of both Vκ and Vλ. With the simultaneous absence of the amplification product of the fragment of the heavy and light chains, similar to the electrophoretic separation of the PCR products of a series of reactions with the contents of the well (tube) A1 according to example 3 (Fig. 8, lanes 1, 2, 3), the absence of a cell in the lysis buffer is indirectly judged .

По результатам амплификации, устанавливают наличие следующих ПЦР-продуктов:Based on the results of amplification, the presence of the following PCR products is established:

1. VH-A2agA – полинуклеотид вариабельного домена и части константного домена тяжелой цепи антитела A2agA к антигену «А», полученный в результате амплификации кДНК единичной человеческой В-клетки памяти, отсортированной в ячейку A2 по примеру 3 (Фиг. 8, дорожка 4)1. VH-A2agA is a polynucleotide of the variable domain and a part of the constant domain of the heavy chain of the antibody A2agA to antigen "A", obtained by amplifying the cDNA of a single human memory B-cell sorted into cell A2 according to example 3 (Fig. 8, lane 4)

2. VH-A3agA – полинуклеотид вариабельного домена и части константного домена тяжелой цепи антитела A3agA к антигену «А», полученный в результате амплификации кДНК единичной человеческой В-клетки памяти, отсортированной в ячейку A3 по примеру 3 (Фиг. 8, дорожка 7)2. VH-A3agA is a polynucleotide of the variable domain and part of the constant domain of the heavy chain of the A3agA antibody to antigen "A", obtained by amplifying the cDNA of a single human memory B cell sorted into cell A3 according to example 3 (Fig. 8, lane 7)

3. Vκ-A2agA – полинуклеотид вариабельного домена и части константного домена легкой цепи изотипа κ антитела A2agA к антигену «А», полученный в результате амплификации кДНК единичной человеческой В-клетки памяти, отсортированной в ячейку A2 по примеру 3 (Фиг. 8, дорожка 5)3. Vκ-A2agA is a polynucleotide of the variable domain and a part of the constant domain of the light chain of the κ isotype of the A2agA antibody to antigen “A”, obtained by amplifying the cDNA of a single human memory B cell sorted into cell A2 according to example 3 (Fig. 8, lane 5)

4. Vλ-A3agA – полинуклеотид вариабельного домена и части константного домена легкой цепи изотипа λ антитела A3agA к антигену «А», полученный в результате амплификации кДНК единичной человеческой В-клетки памяти, отсортированной в ячейку A3 по примеру 3 (Фиг. 8, дорожка 9)4. Vλ-A3agA is a polynucleotide of the variable domain and part of the constant domain of the light chain of the λ isotype of the A3agA antibody to antigen “A”, obtained by amplifying the cDNA of a single human memory B cell sorted into cell A3 according to example 3 (Fig. 8, lane 9)

Пример 5. Клонирование ПЦР продуктов в вектора.Example 5 Cloning of PCR products into vectors.

Плазмидные вектора, полученные по примеру 1, в количестве 100 нг гидролизуют эндонуклеазами рестрикции линейки FastDigest (Thermo Fisher) в буфере FD с добавлением щелочной фосфатазы FastAP (Thermo Fisher). Вектор pSF-CMV-HuIgG1_HCmod разрезают по сайтам RfuI и SalI. Вектор pSF-CMV-HuKappa_LCmod разрезают по сайтим NsbI и SalI. Вектор pSF-CMV-HuLambda_LCmod разрезают по сайтам NsbI и XhoI. Спустя час инкубации при 37 °C плазмидную ДНК подвергают фенол-хлороформной экстракции и спиртовой преципитации. Осадки растворяют в 10 мкл воды.Plasmid vectors obtained according to example 1, in the amount of 100 ng hydrolyzed restriction endonuclease line FastDigest (Thermo Fisher) in buffer FD with the addition of alkaline phosphatase FastAP (Thermo Fisher). The pSF-CMV-HuIgG1_HCmod vector is cut at the RfuI and SalI sites. The pSF-CMV-HuKappa_LCmod vector was cut at the NsbI and SalI sites. The pSF-CMV-HuLambda_LCmod vector is cut at the NsbI and XhoI sites. After an hour of incubation at 37°C, plasmid DNA is subjected to phenol-chloroform extraction and alcohol precipitation. The precipitates are dissolved in 10 µl of water.

Продукты ПЦР по примеру 4, интерпретированные как удачно прошедшие, очищают на одноразовых колонках с мембраной из диоксида кремния, например с применением наборов QIAquick PCR Purification Kit или MinElute PCR Purification Kit (Qiagen). Для элюции ДНК используют воду (pH 7,0). Далее подготавливают реакционные смеси для рестрикционного гидролиза общим объемом 20 мкл каждая, 16 мкл которой занимает элюат ДНК. К пробам добавляют десятикратный FD буфер и ферменты рестрикции линейки FastDigest в соответствии с таблицей, отраженной в Фиг. 9. Спустя час инкубации при 37 °C ДНК подвергают фенол-хлороформной экстракции и спиртовой преципитации. Осадки растворяют в 10 мкл воды.The PCR products of Example 4, interpreted as passing, are purified on disposable silica membrane columns, eg using the QIAquick PCR Purification Kit or MinElute PCR Purification Kit (Qiagen). Water (pH 7.0) is used to elute the DNA. Next, reaction mixtures are prepared for restriction hydrolysis with a total volume of 20 μl each, 16 μl of which is occupied by the DNA eluate. 10x FD buffer and FastDigest restriction enzymes are added to the samples according to the table shown in FIG. 9. After an hour of incubation at 37 °C, DNA is subjected to phenol-chloroform extraction and alcohol precipitation. The precipitates are dissolved in 10 µl of water.

Сшивку подготовленных плазмид с соответствующими вставками производят ферментом T4 ДНК-лигазой (Thermo Fisher). В реакцию берут по 10-20 нг плазмиды и 5 мкл вставки. Реакции выдерживают при комнатной температуре в течение 12 - 16 часов. Продукты реакций лигирования подвергают фенол-хлороформной экстракции и спиртовой преципитации, после чего ДНК-содержащие осадки растворяют в 1 мкл воды и используют для электротрансформации клеток E.coli DH12S. После этого клетки высевают на агаризованную среду LB с ампициллином и растят в течение ночи. Затем проводят предварительный скрининг встройки ампликонов в плазмиды методом ПЦР с универсальным прямым праймером CMV Forward и обратными праймерамиCross-linking of the prepared plasmids with the appropriate inserts is performed with the T4 DNA ligase enzyme (Thermo Fisher). 10-20 ng of plasmid and 5 µl of insert are taken into the reaction. The reactions are kept at room temperature for 12 to 16 hours. The products of the ligation reactions are subjected to phenol-chloroform extraction and alcohol precipitation, after which the DNA-containing precipitates are dissolved in 1 μl of water and used for electrotransformation of E. coli DH12S cells. The cells are then plated on LB agar medium with ampicillin and grown overnight. Then, a preliminary screening for the insertion of amplicons into plasmids is carried out by PCR with the universal forward primer CMV Forward and reverse primers.

HuIgG-const-anti (5′ TCTTGTCCACCTTGGTGTTGCT 3′),HuIgG-const-anti (5′ TCTTGTCCACCTTGGTGTTGCT 3′),

3′ Ck 494-516 (5′ GTGCTGTCCTTGCTGTCCTGCT 3′) и3′ Ck 494-516 (5′ GTCGCTGTCCTTGCTGTCCTGCT 3′) and

3′ Cλ (5′ CACCAGTGTGGCCTTGTTGGCTTG 3′)3′Cλ (5′CACCAGTGTGGCCTTGTTGGCTTG 3′)

для единичных колоний E.coli с плазмидами pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod и pSF-CMV-HuLambda_LCmod, куда были клонированы ПЦР-продукты, соответственно. В качестве контроля параллельно осуществляют амплификацию данных плазмид без вставок с тех же пар праймеров. Результаты скрининга оценивают электрофоретически в агарозном геле, что отражено в Фиг. 10. Из позитивных трансформантов выделяют плазмидную ДНК с помощью набора PureLink HiPure Plasmid Midiprep Kit (Thermo Fisher). Получают следующие плазмидные вектора:for single colonies of E. coli with plasmids pSF-CMV-HuIgG1_HCmod, pSF-CMV-HuKappa_LCmod and pSF-CMV-HuLambda_LCmod, where the PCR products were cloned, respectively. As a control, amplification of these plasmids without inserts from the same primer pairs is carried out in parallel. Screening results are evaluated by agarose gel electrophoresis, as shown in FIG. 10. Plasmid DNA was isolated from positive transformants using the PureLink HiPure Plasmid Midiprep Kit (Thermo Fisher). Get the following plasmid vectors:

1. pSF-HC-A2agA как результат клонирования полинуклеотида VH-A2agA в плазмидный вектор pSF-CMV-HuIgG1_HCmod;1. pSF-HC-A2agA as a result of cloning the VH-A2agA polynucleotide into the plasmid vector pSF-CMV-HuIgG1_HCmod;

2. pSF-HC-A3agA как результат клонирования полинуклеотида VH-A3agA в плазмидный вектор pSF-CMV-HuIgG1_HCmod;2. pSF-HC-A3agA as a result of cloning the VH-A3agA polynucleotide into the plasmid vector pSF-CMV-HuIgG1_HCmod;

3. pSF-LC-A2agA как результат клонирования полинуклеотида Vκ-A2agA в плазмидный вектор pSF-CMV-HuKappa_LCmod;3. pSF-LC-A2agA as a result of cloning the Vκ-A2agA polynucleotide into the plasmid vector pSF-CMV-HuKappa_LCmod;

4. pSF-LC-A3agA как результат клонирования полинуклеотида Vλ-A3agA в плазмидный вектор pSF-CMV-HuLambda_LCmod.4. pSF-LC-A3agA as a result of cloning the Vλ-A3agA polynucleotide into the plasmid vector pSF-CMV-HuLambda_LCmod.

Корректность клонирования продуктов ПЦР подтверждают секвенированием плазмид по Сэнгеру с праймера CMV Forward и SV40pA-R (5′ GAAATTTGTGATGCTATTGC 3′). Результаты секвенирования отражены в последовательностях SEQ ID NO: 41, 43, 45, 47 для плазмидных векторов, указанных выше, соответственно. Прочтенные нуклеотидные последовательности также анализируют, проверяя на наличие открытой рамки считывания цепи иммуноглобулина (SEQ ID NO: 42, 44, 46, 48) и подтверждая принадлежность к полинуклеотидам, кодирующим вариабельный домен тяжелой/легкой цепи, с помощью автоматизированного компьютерного алгоритма IMGT/V-QUEST, общедоступно представленного на сайте: http://www.imgt.org/IMGT_vquest/input . Результаты представлены на Фиг. 11, 12, 13 и 14. В каждой нуклеотидной последовательности алгоритм определил регион V(D)J-рекомбинации и названия аллелелей генных сегментов, участвовавших в рекомбинации. The correctness of cloning of PCR products is confirmed by Sanger sequencing of plasmids from primer CMV Forward and SV40pA-R (5' GAAATTTGTGATGCTATTGC 3'). The sequencing results are shown in the sequences SEQ ID NO: 41, 43, 45, 47 for the plasmid vectors above, respectively. The read nucleotide sequences are also analyzed by checking for the presence of an open reading frame of the immunoglobulin chain (SEQ ID NOS: 42, 44, 46, 48) and confirming belonging to polynucleotides encoding the heavy/light chain variable domain using the automated computer algorithm IMGT/V- QUEST, publicly available at: http://www.imgt.org/IMGT_vquest/input . The results are presented in Fig. 11, 12, 13 and 14. In each nucleotide sequence, the algorithm determined the region of V(D)J recombination and the names of the alleles of the gene segments involved in the recombination.

Пример 6. Препаративная экспрессия, очистка и валидация антител.Example 6 Preparative Expression, Purification and Validation of Antibodies.

Клеточную линию ExpiCHO-S, являющуюся частью набора ExpiCHO Expression System Kit (Gibco, Thermo Fisher), выращивают в среде ExpiCHO Expression Medium в одноразовых колбах Эрленмейера объемом 500 мл с вентилируемой крышкой (Corning) на шейкере Minitron (Infors HT), режим 125 мин-1 в атмосфере 8% CO2 при 37°C. По достижении плотности 6×106 кл/мл и количества жизнеспособных клеток не менее 95%, которую оценивают по окрашиванию трипановым синим, проводят совместную трансфекцию клеток плазмидами, кодирующими легкую и тяжелую цепь иммуноглобулина единичной клетки, которые были получены по примеру 5. В день трансфекции частично или полностью производят замену среды на аналогичную новую. Трансфекцию проводят с использованием реактивов и методики набора ExpiCHO Expression System Kit, а затем клетки выращивают согласно протоколу «Max Titer Protocol». Кратко: в каждую колбу объемом 500 мл, в которой находится 100 мл культуры ExpiCHO, добавляют смесь из 80 мкл смеси плазмидной ДНК, где содержатся плазмиды pSF-LC и pSF-HC в молярном соотношении 2:1 с общей концентрацией нуклеиновой кислоты 1 мг/мл, 7,7 мл среды OptiPRO SFM и 320 мкл ExpiFectamine CHO Reagent. Культуру растят на шейкере при 32°C в атмосфере 5% CO2. Через 24 часа после трансфекции в колбу добавляют 600 мкл энхансера ExpiCHO Enhancer и 16 мл подкормки ExpiCHO Feed. На 5 сутки после трансфекции добавляют еще 16 мл ExpiCHO Feed. На 14 день культуру центрифугируют 10000 x g в течение 10 минут. Супернатант, содержащий антитела, дополнительно фильтруют через мембрану с диаметром пор 0,2 мкм, затем концентрируют десятикратно в ячейке Amicon Stirred Cell (Merck Millipore). При необходимости замораживают -20 °C или сразу переходят к очистке.The ExpiCHO-S cell line, which is part of the ExpiCHO Expression System Kit (Gibco, Thermo Fisher), is grown in ExpiCHO Expression Medium in disposable 500 ml Erlenmeyer flasks with a vent cap (Corning) on a Minitron shaker (Infors HT), mode 125 min -1 in an atmosphere of 8% CO 2 at 37°C. Upon reaching a density of 6×10 6 cells/ml and the number of viable cells of at least 95%, which is estimated by trypan blue staining, the cells are co-transfected with plasmids encoding the light and heavy chain of immunoglobulin of a single cell, which were obtained according to example 5. On the day transfections partially or completely replace the medium with a similar new one. Transfection was performed using the reagents and methodology of the ExpiCHO Expression System Kit, and then the cells were grown according to the "Max Titer Protocol". Briefly: To each 500 ml flask containing 100 ml of ExpiCHO culture, add a mixture of 80 μl of plasmid DNA mixture containing plasmids pSF-LC and pSF-HC in a 2:1 molar ratio with a total nucleic acid concentration of 1 mg / ml, 7.7 ml of OptiPRO SFM medium and 320 µl of ExpiFectamine CHO Reagent. The culture is grown on a shaker at 32°C in an atmosphere of 5% CO 2 . 24 hours after transfection, 600 µl of ExpiCHO Enhancer and 16 ml of ExpiCHO Feed are added to the flask. On day 5 after transfection, another 16 ml of ExpiCHO Feed was added. On day 14, the culture is centrifuged at 10,000 xg for 10 minutes. The antibody containing supernatant is further filtered through a 0.2 μm membrane, then concentrated tenfold in an Amicon Stirred Cell (Merck Millipore). If necessary, freeze -20 °C or immediately proceed to cleaning.

Выделение рекомбинантных антител из фильтрованной и концентрированной культуральной жидкости проводят методом аффинной хроматографии на колонке HiTrap rProtein A FF (GE Healthcare) емкостью 1 мл с использованием хроматографической системы ÄKTA Pure 25 (GE Healthcare). Колонку уравновешивают буфером нанесения (50мМ Tris, 100мM NaCl, 0,02% NaN3, pH 8,0). Производят нанесение культуральной жидкости со скоростью 2 мл/мин на льду. Далее колонку отмывают от не связавшихся компонентов буфером нанесения, и проводят элюцию иммуноглобулинов буфером состава: 100 мМ глицина, 100 мМ NaCl, рН 2.4. Уровень pH элюата доводят до 7,5 – 8,0 добавлением 1 М раствора Tris основания. Впоследствии элюат иммуноглобулиновой фракции вносят в коммерчески доступную колонку HiTrap Desalting (GE Healthcare) емкостью 5 мл, уравновешенную фосфатно-солевым буфером ФСБ на скорости потока 5 мл/мин. Иммуноглобулиновую фракцию собирают через некоторое время, идентифицируя ее по изменению А280 (величине поглощения света с длиной волны 280 нм белком). Для расчета концентрации антител [мг/мл], замеряеют показатель А280 раствора белка на спектрофотометре, после чего полученное значение делят на коэффициент массовой экстинкции, который для иммуноглобулина равен 1,37. Как правило, выход составляет 15 - 20 мг белка с 1 литра культуры. Чистоту полученных иммуноглобулиновых фракций оценивают методом SDS-электрофореза по Лэммли (Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 //nature. – 1970. – Т. 227. – №. 5259. – С. 680-685.) в 7,5% полиакриламидном геле (ПААГ) в нередуцирующих условиях (электрофореграмма отражена в Фиг. 15, часть А) и 12% ПААГ в редуцирующих условиях с добавлением меркаптоэтанола (электрофореграмма отражена в Фиг. 15, часть Б). Согласно результатам данного анализа, очищенные человеческие антитела A2agA и A3agA обладают стандартным молекулярным весом для человеческого IgG1, который приблизительно равен 150 кДа, а также имеют характерную картину разделения в редуцирующих условиях, распадаясь на 2 идентичные легкие цепи массой 25 кДа и две идентичные тяжелые цепи массой 50 кДа.Isolation of recombinant antibodies from filtered and concentrated culture fluid was performed by affinity chromatography on a 1 ml HiTrap rProtein A FF column (GE Healthcare) using an ÄKTA Pure 25 chromatographic system (GE Healthcare). The column is equilibrated with loading buffer (50mM Tris, 100mM NaCl, 0.02% NaN3, pH 8.0). Produce the application of the culture fluid at a rate of 2 ml/min on ice. Next, the column is washed from unbound components with a loading buffer, and the immunoglobulins are eluted with a buffer of the composition: 100 mM glycine, 100 mM NaCl, pH 2.4. The pH of the eluate was adjusted to 7.5-8.0 by adding 1 M Tris base solution. Subsequently, the eluate of the immunoglobulin fraction was applied to a commercially available 5 ml HiTrap Desalting column (GE Healthcare) equilibrated with PBS at a flow rate of 5 ml/min. The immunoglobulin fraction is collected after some time, identifying it by the change in A 280 (the amount of absorption of light with a wavelength of 280 nm by the protein). To calculate the concentration of antibodies [mg / ml], the A 280 indicator of the protein solution is measured on a spectrophotometer, after which the resulting value is divided by the mass extinction coefficient, which for immunoglobulin is 1.37. As a rule, the yield is 15 - 20 mg of protein from 1 liter of culture. The purity of the obtained immunoglobulin fractions is evaluated by Laemmli SDS electrophoresis (Laemmli UK Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 //nature. - 1970. - T. 227. - No. 5259. - P. 680-685 .) in 7.5% polyacrylamide gel (PAAG) under non-reducing conditions (electropherogram is shown in Fig. 15, part A) and 12% PAAG under reducing conditions with the addition of mercaptoethanol (electropherogram is shown in Fig. 15, part B). Based on the results of this assay, purified human antibodies A2agA and A3agA have a standard molecular weight for human IgG1 of approximately 150 kDa, and also have a characteristic separation pattern under reducing conditions, degrading into 2 identical 25 kDa light chains and two identical heavy chains 50 kDa.

Оценку иммунологической специфичности очищенных рекомбинантных антител проводят методом иммуноблота с антигеном «А». Антиген подвергают SDS-электрофорезу в 12% ПААГ в количестве 0,5 мкг на дорожку в двух повторах (по числу полученных антител) и в количестве 3 мкг на дорожку. После чего часть геля с дорожкой 3 мкг антигена «А» окрашивают кумасси бриллиантовым синим R-250 (Фиг. 16, часть А). С остальной части геля осуществляют горизонтальный перенос белков на нитроцеллюлозную мембрану Hybond-C Extra (GE Healthcare). После завершения переноса мембрану блокируют погружением в обезжиренное молоко с массовой долей жира не более 0,5 % и инкубируют в течение 1 ч на орбитальном термостатируемом шейкере при 300 об./мин и температуре 37 °С. Далее, после трехкратной промывки буфером ФСБ с добавление 0,5% детергента Tween® 20 (ФСБ-Тв), мембрану разрезают на две части для изоляции дорожек и каждую часть инкубируют с разными рекомбинантными антителами, разведенным до концентрации 0,5 мкг/мл в ФСБ в течение 1 ч на термостатируемом шейкере. После трехкратной промывки буфером ФСБ-Тв мембраны инкубируют с антителами козы к Fc фрагменту человеческого IgG (Sigma-Aldrich A0170) в разведении 1:10 000 в буфере ФСБ-Тв в течение 30 минут. Затем мембраны промывают 5 раз в ФСБ-Тв. Визуализацию реакции проводят раствором субстратной смеси на основе диаминобензидина (0,05 % диаминобензидина, 0,015 % Н2О2 в ФСБ рН 7,4). Реакцию останавливают после отчетливо различимого окрашивания образцов путем погружения мембран в дистиллированную воду. Как показывает проведенный анализ, результаты которого отражены на Фиг. 16 в дорожках 2Б и 3Б, полученные человеческие антитела A2agA и A3agA специфично взаимодействуют с антигеном «А» белковой природы с молекулярной массой 33 кДа.The evaluation of the immunological specificity of purified recombinant antibodies is carried out by immunoblot with antigen "A". The antigen is subjected to SDS-electrophoresis in 12% PAAG in the amount of 0.5 μg per lane in duplicate (according to the number of antibodies obtained) and in the amount of 3 μg per lane. Then the part of the gel with lane 3 μg of antigen "A" stained with Coomassie brilliant blue R-250 (Fig. 16, part A). From the rest of the gel, horizontal protein transfer is carried out onto a Hybond-C Extra nitrocellulose membrane (GE Healthcare). After the transfer is complete, the membrane is blocked by immersion in skimmed milk with a mass fraction of fat not exceeding 0.5% and incubated for 1 hour on an orbital thermostatically controlled shaker at 300 rpm and a temperature of 37 °C. Further, after washing three times with PBS buffer with the addition of 0.5% detergent Tween® 20 (FSB-TV), the membrane is cut into two parts to isolate lanes and each part is incubated with different recombinant antibodies diluted to a concentration of 0.5 μg/ml in FSB for 1 hour on a thermostatically controlled shaker. After washing three times with PBS-Tv buffer, the membranes are incubated with goat antibodies to the Fc fragment of human IgG (Sigma-Aldrich A0170) at a dilution of 1:10,000 in PSB-Tv buffer for 30 minutes. Then the membranes are washed 5 times in PBS-TV. Visualization of the reaction is carried out with a solution of a substrate mixture based on diaminobenzidine (0.05% diaminobenzidine, 0.015% H 2 O 2 in PBS pH 7.4). The reaction is stopped after a distinct staining of the samples by immersing the membranes in distilled water. As shown by the analysis, the results of which are shown in Fig. 16 in lanes 2B and 3B, the obtained human antibodies A2agA and A3agA interact specifically with the 33 kDa antigen "A" of a protein nature.

Claims (4)

Способ амплификации нуклеиновых кислот тяжелой и легкой цепи человеческих иммуноглобулинов, который включает A method for amplifying human immunoglobulin heavy and light chain nucleic acids, which comprises (а) изоляцию человеческих единичных иммуноглобулин-продуцирующих клеток (В-лимфоцитов), полученных из биологического материала доноров с помощью проточной цитофлюориметрии, совмещенной с флюоресцентным сортингом по признаку взаимодействия с флюорофор-меченным антигеном, притом клетки сортируют непосредственно в емкость с лизирующим буфером для выхода мРНК из клетки в раствор;(a) isolation of human single immunoglobulin-producing cells (B-lymphocytes) obtained from the biological material of donors using flow cytometry combined with fluorescent sorting based on interaction with a fluorophore-labeled antigen, moreover, the cells are sorted directly into a container with a lysis buffer for release mRNA from the cell into the solution; (б) реакцию обратной транскрипции на матрице мРНК единичной клетки по технологии SMART с использованием в реакции TSO-олигонуклеотида и MMLV ревертазы, а затем амплификацию полученной кДНК, которая при использовании данной технологии синтезируется фланкированной с обеих сторон универсальной адапторной последовательностью, причем реакция обратной транскрипции отличается тем, что затравка синтеза кДНК осуществляется в присутствии композиции из пяти генспецифичных праймеров как представлено в группе последовательностей SEQ ID NO: 6, 7, 8, 9, 10, которые в 3′-области комплементарны мРНК цепей иммуноглобулина типа γ, ε, α, μ, κ, λ соответственно, но в 5′-области имеют одинаковую адапторную последовательность для гибридизации с ПЦР-праймером, что позволяет произвести избирательную амплификацию двух полинуклеотидов легкой и тяжелой цепи иммуноглобулина данной клетки в одной реакционной смеси с помощью этого ПЦР-праймера; (b) reverse transcription reaction on the mRNA template of a single cell according to SMART technology using a TSO oligonucleotide and MMLV reversease in the reaction, and then amplification of the obtained cDNA, which, using this technology, is synthesized by a universal adapter sequence flanked on both sides, and the reverse transcription reaction is different the fact that the seed of cDNA synthesis is carried out in the presence of a composition of five gene-specific primers as shown in the group of sequences SEQ ID NO: 6, 7, 8, 9, 10, which in the 3'-region are complementary to mRNA chains of immunoglobulin type γ, ε, α, μ, κ, λ, respectively, but in the 5'-region have the same adapter sequence for hybridization with a PCR primer, which allows selective amplification of two polynucleotides of the light and heavy chain of the immunoglobulin of a given cell in one reaction mixture using this PCR primer; (в) три последующие полимеразные цепные реакции с амплифицированным образцом кДНК в качестве матрицы, которые отличаются использованием для каждой реакции трех разных композиций олигонуклеотидных праймеров с последовательностями нуклеотидов как представлено в группах (SEQ ID NO: 11 – 19, 32 – 35), (SEQ ID NO: 20 – 23, 36) и (SEQ ID NO: 24 – 31, 37), предназначенных для осуществления амплификации нуклеиновых кислот, кодирующих вариабельные домены VH, Vκ и Vλ, начиная с первой аминокислоты региона FR1, при температурах отжига 50 °C, 55 °C и 55 °C соответственно для каждой группы, причем результатом трех реакций является два продукта: один полинуклеотид домена VH длиной 360-390 пар оснований с сайтом рестрикции XhoI или SalI на 3′-конце и один полинуклеотид либо домена Vκ длиной 470-490 пар оснований с сайтом рестрикции SalI на 3′-конце, либо домена Vλ длиной 360-380 пар оснований с сайтом рестрикции XhoI на 3′-конце, которые затем можно клонировать в подходящие плазмидные векторы по «тупому» и «липкому» концу между кодирующей последовательностью сигнального пептида и недостающей (неамплифицированной) частью константного домена цепи иммуноглобулина соответствующего типа для экспрессии рекомбинантного человеческого иммуноглобулина в клетках млекопитающих.(c) three subsequent polymerase chain reactions with an amplified cDNA sample as a template, which differ in the use for each reaction of three different compositions of oligonucleotide primers with nucleotide sequences as presented in groups (SEQ ID NO: 11 - 19, 32 - 35), (SEQ ID NO: 20 - 23, 36) and (SEQ ID NO: 24 - 31, 37), designed to carry out the amplification of nucleic acids encoding the variable domains VH, Vκ and Vλ, starting from the first amino acid of the FR1 region, at annealing temperatures of 50 ° C, 55 °C and 55 °C, respectively, for each group, with three reactions resulting in two products: one VH domain polynucleotide 360-390 bp long with an XhoI or SalI restriction site at the 3'-end and one polynucleotide or Vκ domain length 470-490 bp with a SalI restriction site at the 3' end, or a 360-380 bp Vλ domain with an XhoI restriction site at the 3' end, which can then be cloned into suitable plasmid vectors according to "the "same" and "sticky" end between the coding sequence of the signal peptide and the missing (non-amplified) part of the constant domain of the immunoglobulin chain of the appropriate type for the expression of recombinant human immunoglobulin in mammalian cells.
RU2020137321A 2020-11-13 Method for amplification of nucleic acids of heavy and light chains of human immunoglobulins for the creation of recombinant antibodies, primer compositions (variants) RU2775914C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020137321A RU2020137321A (en) 2022-05-13
RU2775914C2 true RU2775914C2 (en) 2022-07-11

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014058389A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Agency For Science, Technology And Research Optimised heavy chain and light chain signal peptides for the production of recombinant antibody therapeutics
RU2562106C2 (en) * 2011-11-28 2015-09-10 Государственное научное учреждение Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук SET OF PRIMERS FOR AMPLIFICATION OF COMPLETE NUCLEOTIDE SEQUENCE OF CP-GENE OF Potato virus Y BY RT-PCR METHOD

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562106C2 (en) * 2011-11-28 2015-09-10 Государственное научное учреждение Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук SET OF PRIMERS FOR AMPLIFICATION OF COMPLETE NUCLEOTIDE SEQUENCE OF CP-GENE OF Potato virus Y BY RT-PCR METHOD
WO2014058389A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Agency For Science, Technology And Research Optimised heavy chain and light chain signal peptides for the production of recombinant antibody therapeutics

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SMITH K. et al, Rapid generation of fully human monoclonal antibodies specific to a vaccinating antigen, Nature protocols, 2009, т. 4, N 3, с. 372. RUDKIN F. M. et al, Single human B cell-derived monoclonal anti-Candida antibodies enhance phagocytosis and protect against disseminated candidiasis, Nature communications, 2018, т. 9, N 1, с. 1-16. OZAWA T., Amplification and analysis of cDNA generated from a single cell by 5′-RACE: application to isolation of antibody heavy and light chain variable gene sequences from single B cells, Biotechniques, 2006, т. 40, N 4, с. 469-478. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11118176B2 (en) Single cell bar-coding for antibody discovery
US10647757B2 (en) Collection and methods for its use
JP6608368B2 (en) Method for analyzing nucleic acids associated with single cells using nucleic acid barcodes
US8916504B2 (en) Methods of RNA display
KR101938021B1 (en) A collection and methods for its use
WO2010039852A2 (en) Improved antibody libraries
JPH06509473A (en) Processing of cell populations
EP3655532B1 (en) A two-component vector library system for rapid assembly and diversification of full-length t-cell receptor open reading frames
Romão et al. Construction of high-quality camel immune antibody libraries
US20110053803A1 (en) Methods for creating antibody libraries
KR20110058861A (en) Method for cloning avian-derived antibodies
KR20200085781A (en) Systems and methods for producing B cells genetically modified to express selected antibodies
CN115362254A (en) Construction method and application of antigen specificity combined polypeptide gene display vector
KR20210119374A (en) Anti-Taq DNA Polymerase Antibodies and Applications thereof
AU2016276021B2 (en) Recombinant fusion proteins and libraries from immune cell repertoires
RU2775914C2 (en) Method for amplification of nucleic acids of heavy and light chains of human immunoglobulins for the creation of recombinant antibodies, primer compositions (variants)
JP2022530029A (en) Nucleic Acid Guided nuclease Methods and Compositions for Cell Targeting Screening
US9890414B2 (en) Preparation of gene-specific templates for the use in single primer amplification
US20230295271A1 (en) Methods and compositions for in vitro affinity maturation of monoclonal antibodies
US20230227816A1 (en) Methods and compositions for selective pcr and cloning of antibody sequences
WO2021037368A1 (en) METHODS FOR RAPID cDNA PRODUCTION AND CLONING
US20160090590A1 (en) HIGH THROUGHPUT SEQUENCING OF END REGIONS OF LONG LINEAR DNAs