RU2791879C1 - Crispr-cas12 system for detecting the exou gene encoding the type 3 secretion system exotoxin, pseudomonas aeruginosa, at ultra-low concentrations - Google Patents

Crispr-cas12 system for detecting the exou gene encoding the type 3 secretion system exotoxin, pseudomonas aeruginosa, at ultra-low concentrations Download PDF

Info

Publication number
RU2791879C1
RU2791879C1 RU2021139117A RU2021139117A RU2791879C1 RU 2791879 C1 RU2791879 C1 RU 2791879C1 RU 2021139117 A RU2021139117 A RU 2021139117A RU 2021139117 A RU2021139117 A RU 2021139117A RU 2791879 C1 RU2791879 C1 RU 2791879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exou
pseudomonas aeruginosa
crispr
gene
guide rna
Prior art date
Application number
RU2021139117A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Игоревич Тюменцев
Марина Алексеевна Тюменцева
Анна Николаевна Преловская
Василий Геннадьевич Акимкин
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) filed Critical Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора)
Application granted granted Critical
Publication of RU2791879C1 publication Critical patent/RU2791879C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, in particular, to a guide RNA molecule of the CRISPR-Cas system, a ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system containing the guide RNA molecule, and to kits containing a ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system and specific oligonucleotides.
EFFECT: invention provides the in vitro detection of single copies of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa.
10 cl, 9 dwg, 6 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области генной инженерии и биотехнологии, а именно к числу средств направляющих РНК, которые могут быть использованы в системах CRISPR-Cas 12 в составе рибонуклеопротеиновых комплексов для выявления (обнаружения, детекции) гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa.The invention relates to the field of genetic engineering and biotechnology, and in particular to the number of guide RNA tools that can be used in CRISPR-Cas 12 systems as part of ribonucleoprotein complexes for the detection (detection, detection) of the exoU gene encoding the exotoxin of the third type secretion system, Pseudomonas aeruginosa .

Изобретение позволяет in vitro выявлять единичные копии гена exoU Pseudomonas aeruginosa.EFFECT: invention allows in vitro detection of single copies of Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

Направляющие РНК, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы для детекции гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa, после проведения специфической амплификации фрагмента ДНК гена exoU. Амплификация при этом может быть проведена различными способами, среди которых полимеразная цепная реакция (PCR); петлевая изотермическая амплификация (LAMP); геликаза-зависимая амплификация (HDA); рекомбиназа-опосредованная амплификация (RPA); амплификация со смещением цепи (SDA); амплификация, основанная на последовательности нуклеиновых кислот (NASBA); опосредованная транскрипцией амплификация (ТМА); амплификация, опосредованная никирующим ферментом (NEAR); круговая амплификация (RCA) и многие другие виды амплификации.The guide RNAs described in this application can be used to detect the exoU gene encoding the exotoxin of the third type secretion system, Pseudomonas aeruginosa, after specific amplification of the DNA fragment of the exoU gene. Amplification in this case can be carried out in various ways, including polymerase chain reaction (PCR); loop isothermal amplification (LAMP); helicase-dependent amplification (HDA); recombinase-mediated amplification (RPA); strand displacement amplification (SDA); nucleic acid sequence based amplification (NASBA); transcription-mediated amplification (TMA); nicking enzyme mediated amplification (NEAR); circular amplification (RCA) and many other types of amplification.

Направляющие РНК, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы для разработки высокочувствительных и высокотехнологичных диагностических систем нового поколения на основе CRISPR технологий для борьбы с распространением антибиотикоустойчивых бактериальных патогенов и штаммов, которые вызывают наиболее тяжелую инфекцию с высоким риском смертельных исходов.The guide RNAs described in this application can be used to develop highly sensitive and high-tech next-generation diagnostic systems based on CRISPR technologies to combat the spread of antibiotic-resistant bacterial pathogens and strains that cause the most severe infection with a high risk of death.

Для решения эпидемиологических задач по расшифровке вспышек инфекционных болезней, выявления и идентификации возбудителя, а также детекции специфических бактериальных генов необходимы разработка и внедрение в практику работы надзорных и мониторинговых служб современных технологий молекулярной эпидемиологии. Одной из таких технологий является использование элементов генетического редактирования системы CRISPR-Cas. Данная технология развивается достаточно эффективно в отношении создания средств лечения некоторых болезней, несмотря на ряд трудностей, связанных с возникновением непредвиденных мутаций. При углубленных исследованиях в области применения CRISPR-Cas системы, было выяснено, что она может быть использована для тонких диагностических процедур при выявлении возбудителя/ей инфекции у человека, а также их генотипирования.To solve the epidemiological problems of deciphering outbreaks of infectious diseases, identifying and identifying the pathogen, as well as detecting specific bacterial genes, it is necessary to develop and introduce modern technologies of molecular epidemiology into the practice of surveillance and monitoring services. One of such technologies is the use of genetic editing elements of the CRISPR-Cas system. This technology is developing quite effectively in relation to the creation of drugs for the treatment of certain diseases, despite a number of difficulties associated with the occurrence of unforeseen mutations. With in-depth studies in the field of application of the CRISPR-Cas system, it was found that it can be used for subtle diagnostic procedures in identifying the pathogen/s of infection in humans, as well as their genotyping.

В 2018 году было показано, что один из ферментов CRISPR системы - Cas12 после распознавания своей целевой ДНК-мишени начинает неспецифически гидролизовать одноцепочечную, а также двухцепочечную ДНК. Такое свойство Cas12 можно использовать в качестве индикатора присутствия определенной мишени, например, генома вируса или бактерии. Исследователи использовали это открытие для создания технологической платформы обнаружения нуклеиновых кислот, известной как DETECTR (DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter - ДНК-нацеленная эндонуклеаза CRISPR транс репортер). Впервые DETECTR была использована для выявления и генотипирования вируса папилломы человека (HPV). Предложенная платформа объединяет нуклеазу Cas12a, ее направляющую РНК, специфичную к нуклеиновой кислоте HPV, флуоресцентную репортерную молекулу. Технология DETECTR используется для обнаружения целевой ДНК-мишени после предварительной амплификации [J.S. Chen, Е. Ma, L.B. Harrington, М. Da Costa, X. Tian, J.M. Palefsky, J.A. Doudna, CRISPR-Cas 12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity, Science 360(6387) (2018) 436-439].In 2018, it was shown that one of the enzymes of the CRISPR system, Cas12, after recognizing its target DNA target, begins to nonspecifically hydrolyze single-stranded and double-stranded DNA. This property of Cas12 can be used as an indicator of the presence of a specific target, such as the genome of a virus or bacteria. The researchers used this discovery to create a nucleic acid detection technology platform known as DETECTR (DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter). For the first time, DETECTR was used to detect and genotype the human papillomavirus (HPV). The proposed platform combines Cas12a nuclease, its HPV nucleic acid-specific guide RNA, and a fluorescent reporter molecule. DETECTR technology is used to detect target DNA after pre-amplification [J.S. Chen, E. Ma, L.B. Harrington, M. Da Costa, X. Tian, J.M. Palefsky, J.A. Doudna, CRISPR-Cas 12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity, Science 360(6387) (2018) 436-439].

He менее важным приложением системы CRISPR-Cas является идентификация бактериальных патогенов и детекция специфических бактериальных генов. Так, например, с помощью платформы SHERLOCK удалось корректно генотипировать ряд штаммов Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa при низкой перекрестной реактивности. Кроме того, платформа SHERLOCK использована для дифференциации клинических изолятов Klebsiella pneumoniae с двумя различными генами антибиотикоустойчивости, что открывает значительные перспективы к созданию мультиплексных систем для одновременной идентификации бактеральных патогенов и выявления у них генов антибиотикоустойчивости.An equally important application of the CRISPR-Cas system is the identification of bacterial pathogens and the detection of specific bacterial genes. For example, using the SHERLOCK platform, it was possible to correctly genotype a number of strains of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa with low cross-reactivity. In addition, the SHERLOCK platform was used to differentiate clinical isolates of Klebsiella pneumoniae with two different antibiotic resistance genes, which opens up significant prospects for the creation of multiplex systems for the simultaneous identification of bacterial pathogens and detection of antibiotic resistance genes in them.

В связи с этим крайне актуальной является задача разработки новых эффективных методик выявления генов антибиотикоустойчивости и генов, кодирующих экзотоксины, у бактериальных патогенов, основанных на генетических технологиях, таких как CRISPR-Cas.In this regard, the task of developing new effective methods for detecting antibiotic resistance genes and genes encoding exotoxins in bacterial pathogens based on genetic technologies such as CRISPR-Cas is extremely urgent.

Из уровня техники также известны решения, направленные на разработку и получение направляющих РНК для регулирования состава микробных популяций с помощью программируемых нуклеаз, в том числе CRISPR-Cas (патент US 10760065), сенсибилизацию и/или устранения целевых патогенных бактерий и проведение дезинфекции (патенты CN 110029121, ЕР 3798304, WO 2019067621). По патенту RU 25313143 известно решение по созданию подходов на основе технологий CRISPR-Cas для генотипирования микроорганизмов.Also known from the prior art are solutions aimed at developing and obtaining guide RNAs for regulating the composition of microbial populations using programmable nucleases, including CRISPR-Cas (patent US 10760065), sensitization and/or elimination of target pathogenic bacteria and disinfection (CN patents). 110029121, EP 3798304, WO 2019067621). According to patent RU 25313143, a solution is known for creating approaches based on CRISPR-Cas technologies for genotyping microorganisms.

Кроме того, известны научные статьи, описывающие применение системы направленного редактирования генома CRISPR-Cas для идентификации и изучения генов организма-хозяина, участвующих в цитотоксичности, обусловленной экзотоксином ExoU Pseudomonas aeruginosa [V. Deruelle, S. Bouillot, V. Job et al., The bacterial toxin ExoU requires a host trafficking chaperone for transportation and to induce necrosis, Nat Commun 12 (2021) 4024, https://doi.org/10.1038/s41467-021-24337-9; S. Bagayoko, S.A. Leon-Icaza, M. Pinilla et al., Host phospholipid peroxidation fuels ExoU-dependent cell necrosis and supports Pseudomonas aeruginosa-driven pathology, PLoS pathogens 17(9) (2021) e1009927, https://doi.org/10.1371/iournal.ppat.10099271.In addition, there are scientific articles describing the use of the CRISPR-Cas genome directed genome editing system to identify and study host genes involved in Pseudomonas aeruginosa exotoxin ExoU cytotoxicity [V. Deruelle, S. Bouillot, V. Job et al., The bacterial toxin ExoU requires a host trafficking chaperone for transportation and to induce necrosis, Nat Commun 12 (2021) 4024, https://doi.org/10.1038/s41467-021 -24337-9; S. Bagayoko, S.A. Leon-Icaza, M. Pinilla et al., Host phospholipid peroxidation fuels ExoU-dependent cell necrosis and supports Pseudomonas aeruginosa-driven pathology, PLoS pathogens 17(9) (2021) e1009927, https://doi.org/10.1371/iournal .ppat.10099271.

Ближайшими аналогами заявляемого решения являются изобретения по патентам RU 2743861, RU 2734520, RU 2745637, направленные на получение направляющих РНК, предназначенных для разработки высокочувствительных и высокотехнологичных диагностических систем нового поколения для выявления гена антибиотикоустойчивости blaVIM-2 Pseudomonas aeruginosa на основе CRISPR технологий. Однако, для расширения спектра подобных диагностических систем и совершенствования методов диагностики инфекционных заболеваний необходимо разрабатывать новые методы для выявления Pseudomonas aeruginosa, обладающих отличными от blaVIM-2 генетическими маркерами.The closest analogues of the proposed solution are inventions according to patents RU 2743861, RU 2734520, RU 2745637, aimed at obtaining guide RNAs intended for the development of highly sensitive and high-tech new generation diagnostic systems for detecting the blaVIM-2 Pseudomonas aeruginosa antibiotic resistance gene based on CRISPR technologies. However, in order to expand the range of such diagnostic systems and improve methods for diagnosing infectious diseases, it is necessary to develop new methods for the detection of Pseudomonas aeruginosa, which have genetic markers other than blaVIM-2.

Исходя из вышеизложенного, возникает техническая проблема, заключающаяся в необходимости разработки и получения направляющих РНК для выявления единичных копий гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa, in vitro.Based on the foregoing, a technical problem arises, which consists in the need to develop and obtain guide RNAs to detect single copies of the exoU gene encoding the exotoxin of the third type secretion system, Pseudomonas aeruginosa, in vitro.

Предложенная технология перспективна для разнообразных применений, включая количественное определение ДНК/РНК, быструю мультиплексную детекцию экспрессии, другие виды чувствительной детекции, например, выявление загрязнения образцов нуклеиновыми кислотами. Технология основанная на CRISPR-Cas является многофункциональной, устойчивой к ошибкам технологией детекции ДНК, пригодной для быстрой постановки диагнозов, включая инфекционные заболевания, генотипирование инфекционных агентов и выявление генов антибиотикоустойчивости и генов, кодирующих экзотоксины, бактериальных патогенов.The proposed technology is promising for a variety of applications, including DNA/RNA quantification, fast multiplex expression detection, and other types of sensitive detection, such as detection of sample contamination with nucleic acids. CRISPR-Cas based technology is a feature rich, error tolerant DNA detection technology suitable for rapid diagnosis, including infectious diseases, genotyping of infectious agents, and detection of antibiotic resistance and exotoxin-coding genes of bacterial pathogens.

Применение предложенной технологии делает возможным создание диагностических систем нового поколения, которые будут обладать следующими свойствами:The application of the proposed technology makes it possible to create a new generation of diagnostic systems that will have the following properties:

• высокая чувствительность;• high sensitivity;

• возможность проведения диагностики у постели больного;• the possibility of carrying out diagnostics at the patient's bedside;

• возможность проведения диагностики в полевых условиях без применения специализированного высокотехнологичного оборудования;• the possibility of carrying out diagnostics in the field without the use of specialized high-tech equipment;

• скорость и простота анализа;• speed and simplicity of analysis;

• сниженная стоимость анализа;• reduced cost of analysis;

• отсутствие необходимости оснащения диагностической лаборатории дорогостоящим оборудованием;• no need to equip the diagnostic laboratory with expensive equipment;

• отсутствие необходимости проведения выделения нуклеиновых кислот возбудителя.• no need to isolate the nucleic acids of the pathogen.

Изобретение относится к новым средствам - направляющим РНК, которые могут быть использованы в системах CRISPR-Cas12 для ультрачувствительного выявления, идентификации, обнаружения или детекции гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa, в биологических образцах.The invention relates to new tools - guide RNAs that can be used in CRISPR-Cas12 systems for ultrasensitive detection, identification, detection or detection of the exoU gene encoding the exotoxin of the third type secretion system, Pseudomonas aeruginosa, in biological samples.

Технической задачей предложенного изобретения является разработка новых средств - направляющих РНК, которые могут быть использованы в системах CRISPR-Cas12 с белками Cas12, например, LbCpf1 из Lachnospiraceae, для ультрачувствительного выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa.The technical objective of the proposed invention is the development of new tools - guide RNAs that can be used in CRISPR-Cas12 systems with Cas12 proteins, for example, LbCpf1 from Lachnospiraceae, for ultrasensitive detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

При осуществлении настоящего изобретения, согласно приведенной в формуле изобретения совокупности существенных признаков, достигается неожиданный технический результат - возможность ультрачувствительного выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa до единичных копий ДНК в одной реакции. Изобретение не имеет коммерчески доступных аналогов и обладает высокой эффективностью выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa.In the implementation of the present invention, according to the set of essential features given in the claims, an unexpected technical result is achieved - the possibility of ultrasensitive detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene down to single copies of DNA in one reaction. The invention has no commercially available analogues and is highly efficient in detecting the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

Технический результат достигается за счет:The technical result is achieved due to:

• разработки молекул направляющих РНК, которые могут быть использованы в системах CRISPR-Cas12 для ультра чувствительного выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, где указанные направляющие РНК выбраны из последовательностей SEQ ID NO: 1-3, способны связываться с целевыми высоко консервативными участками гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержат РНК-шпильку, которая распознается РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазой LbCpf1 из Lachnospiraceae, с обеспечением выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa.• development of guide RNA molecules that can be used in CRISPR-Cas12 systems for ultra-sensitive detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene, where these guide RNAs are selected from the sequences of SEQ ID NO: 1-3, are able to bind to highly conserved target regions of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contain an RNA hairpin that is recognized by the RNA-guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae, allowing detection of single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

• применения РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазы LbCpf1 из Lachnospiraceae, полученной согласно способу, разработанному авторами ранее (Патент РФ №2707542, дата приоритета 28.03.2019), для создания рибонуклеопротеиновых комплексов (РПК) системы CRISPR-Cas, пригодных для детекции гена exoU Pseudomonas aeruginosa в ультра низких концентрациях (единичные копии).• the use of RNA-directed DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae, obtained according to the method developed by the authors earlier (RF Patent No. 2707542, priority date 03/28/2019), to create ribonucleoprotein complexes (RPC) of the CRISPR-Cas system suitable for detecting the Pseudomonas exoU gene aeruginosa at ultra low concentrations (single copies).

• разработки набора специфических олигонуклеотидов, выбранных из SEQ ID NO: 4-7, для предварительной амплификации фрагмента гена exoU Pseudomonas aeruginosa.• development of a set of specific oligonucleotides selected from SEQ ID NO: 4-7 for preliminary amplification of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment.

• оптимизации условий проведения предварительной амплификации фрагмента гена exoU Pseudomonas aeruginosa.• optimization of conditions for preliminary amplification of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment.

• определения условий проведения ультрачувствительной детекции гена exoU Pseudomonas aeruginosa и установления последовательности стадий метода.• determining the conditions for ultrasensitive detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene and establishing the sequence of the method steps.

Предложена молекула направляющей РНК системы CRISPR-Cas, которая способна связываться с целевыми высококонсервативными участками гена exoU Pseudomonas aeruginosa. Нуклеотидная последовательность, раскрытой в настоящей заявке, направляющей РНК выбрана из последовательностей SEQ ID NO: 1-3.A guide RNA molecule of the CRISPR-Cas system has been proposed, which is capable of binding to target highly conserved regions of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. The nucleotide sequence disclosed in this application guide RNA is selected from the sequences of SEQ ID NO: 1-3.

Молекула направляющей РНК содержит в своем составе РНК-шпильку, которая распознается РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазой LbCpf1 из Lachnospiraceae.The guide RNA molecule contains a hairpin RNA, which is recognized by the RNA-guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae.

Молекула направляющей РНК обеспечивает выявление единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa.The guide RNA molecule ensures the detection of single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

Направляющие РНК согласно настоящему изобретению соответствуют высоко консервативным фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa. Наиболее предпочтительны направляющие РНК, распознающиеся РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазой LbCpf1 из Lachnospiraceae, характеризующиеся, имеющие или содержащие нуклеотидную последовательность, выбранную из:The guide RNAs of the present invention correspond to highly conserved fragments of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. Most preferred are guide RNAs recognized by the RNA-guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae, characterized by having or containing a nucleotide sequence selected from:

• SEQIDNO: 1;• SEQIDNO: 1;

• SEQ ID NO: 2;• SEQ ID NO: 2;

• SEQ ID NO: 3;• SEQ ID NO: 3;

• или идентичной любой из них по меньшей мере на 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99%,• or at least 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93 identical to any of them %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%,

• или комплементарной любой из них,• or complementary to any of them,

• или гибридизующейся с любой из них в строгих условиях.• or hybridizing with any of them under stringent conditions.

Согласно предложенному изобретению получают рибонуклеопротеиновые комплексы (РПК), состоящие из по меньшей мере одной направляющей РНК и РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазы системы CRISPR-Cas LbCpf1 из Lachnospiraceae, пригодные для использования для выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa в ультранизких концентрациях (единичные копии).According to the proposed invention, ribonucleoprotein complexes (RPCs) are obtained, consisting of at least one guide RNA and an RNA-guided DNA endonuclease of the CRISPR-Cas LbCpf1 system from Lachnospiraceae, suitable for use to detect the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa in ultra-low concentrations (single copies).

Рибонуклеопротеиновый комплекс системы CRISPR-Cas для выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, сформированный из РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазы LbCpf1 из Lachnospiraceae, и по меньшей мере одной направляющей РНК.Ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system for detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene, formed from the RNA-guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae, and at least one guide RNA.

Предложенный рибонуклеопротеиновый комплекс системы CRISPR-Cas пригоден для выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa.The proposed ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system is suitable for detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

Препараты РПК представляют собой растворы, содержащие направляющую РНК, выбранную из SEQ ID NO: 1-3, объединенную с белком системы CRISPR-Cas (LbCpf1 из Lachnospiraceae) или лиофильно высушенные РПК.PKK preparations are solutions containing a guide RNA selected from SEQ ID NO: 1-3 combined with a CRISPR-Cas system protein (LbCpf1 from Lachnospiraceae) or freeze-dried PKK.

Полученные направляющие РНК могут быть использованы в составе набора для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa, с инструкцией по применению.The resulting guide RNAs can be used as part of a Pseudomonas aeruginosa exoU gene detection kit, with instructions for use.

Набор для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa, может содержать рибонуклеопротеиновый комплекс и инструкцию по применению.Pseudomonas aeruginosa exoU gene detection kit may contain a ribonucleoprotein complex and instructions for use.

При этом по меньшей мере одна направляющая РНК в составе набора может находиться в комплексе с белком системы CRISPR-Cas (LbCpf1 из Lachnospiraceae) в одном контейнере или отдельно в разных контейнерах.At the same time, at least one guide RNA in the kit can be complexed with a protein of the CRISPR-Cas system (LbCpf1 from Lachnospiraceae) in one container or separately in different containers.

Набор может дополнительно включать компоненты для проведения предварительной амплификации высококонсервативных фрагментов гена exoU Pseudomonas aeruginosa, в том числе один или несколько специфических олигонуклеотидов, выбранных из SEQ ID NO: 4-7.The kit may further include components for pre-amplifying highly conserved Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments, including one or more specific oligonucleotides selected from SEQ ID NOs: 4-7.

Специфические олигонуклеотиды для проведения предварительной амплификации фрагмента гена exoU Pseudomonas aeruginosa согласно настоящему изобретению соответствуют высоко консервативному участку гена exoU Pseudomonas aeruginosa. Наиболее предпочтительны олигонуклеотиды, характеризующиеся, имеющие или содержащие нуклеотидную последовательность, выбранную из:Specific oligonucleotides for pre-amplification of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment according to the present invention correspond to a highly conserved region of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. Most preferred are oligonucleotides characterized by having or containing a nucleotide sequence selected from:

• SEQ ID NO: 4;• SEQ ID NO: 4;

• SEQ ID NO: 5;• SEQ ID NO: 5;

• SEQ ID NO: 6;• SEQ ID NO: 6;

• SEQ ID NO: 7;• SEQ ID NO: 7;

• или идентичной любой из них по меньшей мере на 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99%,• or at least 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93 identical to any of them %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%,

• или комплементарной любой из них,• or complementary to any of them,

или гибридизующейся с любой из них в строгих условиях.or hybridizing with any of them under stringent conditions.

Предложенная технология позволяет определить единичные копии гена exoU Pseudomonas aeruginosa, в биологических образцах пациента, выбранных из жидкости и/или ткани, предположительно содержащих Pseudomonas aeruginosa. Биологическим образцом может быть образец крови, сыворотки или плазмы крови, клеток крови, слюны, мокроты, лимфоидных тканей, тканей кроветворных органов и других биологических материалов от пациента, которые могут быть использованы для анализа на наличие гена exoU Pseudomonas aeruginosa.The proposed technology makes it possible to identify single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene in patient biological samples taken from fluid and/or tissue suspected to contain Pseudomonas aeruginosa. The biological sample may be a sample of blood, blood serum or plasma, blood cells, saliva, sputum, lymphoid tissues, hematopoietic tissues and other biological materials from a patient, which can be used to test for the presence of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1. Визуализация амплифицированного фрагмента exoU-1 гена exoU Pseudomonas aeruginosa (размером 144 п.о.) после предварительной амплификации с использованием олигонуклеотидов For 1104 и Rev 1104 при помощи электрофореза в агарозном геле, где цифрами 1-9 обозначены:Fig. Fig. 1. Visualization of the amplified exoU-1 fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene (144 bp) after preliminary amplification using oligonucleotides For 1104 and Rev 1104 using agarose gel electrophoresis, where numbers 1-9 indicate:

1 Продукт, полученный в ходе амплификации 20000 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;1 Product from amplification of 20,000 fg of pGEM-T-exoU-1 model matrix;

2 - Продукт, полученный в ходе амплификации 2000 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;2 - The product obtained during the amplification of 2000 fg of the pGEM-T-exoU-1 model matrix;

3 Продукт, полученный в ходе амплификации 200 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;3 Product obtained from amplification of 200 fg of pGEM-T-exoU-1 model matrix;

4 - Продукт, полученный в ходе амплификации 20 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;4 - The product obtained during the amplification of 20 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-1;

5 Продукт, полученный в ходе амплификации 2 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;5 Product obtained during the amplification of 2 fg of the pGEM-T-exoU-1 model matrix;

6 - Продукт, полученный в ходе амплификации 0,2 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;6 - The product obtained during the amplification of 0.2 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-1;

7 - Продукт, полученный в ходе амплификации 0,02 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;7 - The product obtained during the amplification of 0.02 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-1;

8 Продукт, полученный в ходе амплификации 0,002 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-1;8 Product obtained from amplification of 0.002 fg of pGEM-T-exoU-1 model matrix;

9 - отрицательный контроль, не содержащий модельной матрицы pGEM-T- pGEM-T-exoU-1;9 - negative control, not containing the pGEM-T-pGEM-T-exoU-1 model matrix;

М - стандарты молекулярных масс: снизу вверх 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 пар нуклеотидов (GeneRuler 100 bp Plus, Thermo Fisher Scientific, США).M - molecular weight standards: from bottom to top 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 bp (GeneRuler 100 bp Plus, Thermo Fisher Scientific, USA).

Фиг. 2. Визуализация амплифицированного фрагмента exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa (размером 125 п. о.) после предварительной амплификации с использованием олигонуклеотидов For 2018/1982 и Rev 2018/1982при помощи электрофореза в агарозном геле, где цифрами 1-9 обозначены:Fig. Fig. 2. Visualization of the amplified exoU-2 fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene (125 bp) after preliminary amplification using oligonucleotides For 2018/1982 and Rev 2018/1982 using agarose gel electrophoresis, where numbers 1-9 indicate:

1 Продукт, полученный в ходе амплификации 20000 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;1 Product from amplification of 20,000 fg of pGEM-T-exoU-2 model template;

2 - Продукт, полученный в ходе амплификации 2000 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;2 - The product obtained during the amplification of 2000 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-2;

3 Продукт, полученный в ходе амплификации 200 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;3 Product obtained from amplification of 200 fg of pGEM-T-exoU-2 model matrix;

4 - Продукт, полученный в ходе амплификации 20 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;4 - The product obtained during the amplification of 20 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-2;

5 - Продукт, полученный в ходе амплификации 2 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;5 - The product obtained during the amplification of 2 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-2;

6 - Продукт, полученный в ходе амплификации 0,2 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;6 - The product obtained during the amplification of 0.2 fg of the pGEM-T-exoU-2 model matrix;

7 - Продукт, полученный в ходе амплификации 0,02 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;7 - The product obtained during the amplification of 0.02 fg of the model matrix pGEM-T-exoU-2;

8 Продукт, полученный в ходе амплификации 0,002 фг модельной матрицы pGEM-T-exoU-2;8 Product obtained from the amplification of 0.002 fg of the pGEM-T-exoU-2 model template;

9 - отрицательный контроль, не содержащий модельной матрицы pGEM-T- pGEM-T-exoU-2;9 - negative control, not containing the pGEM-T-pGEM-T-exoU-2 model matrix;

М - стандарты молекулярных масс: снизу вверх 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 пар нуклеотидов (GeneRuler 100 bp Plus, Thermo Fisher Scientific, США).M - molecular weight standards: from bottom to top 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 bp (GeneRuler 100 bp Plus, Thermo Fisher Scientific, USA).

Фиг. 3. Профиль флуоресценции в реальном времени для предварительно амплифицированной мишени exoU-1 Pseudomonas aeruginosa, обработанной рибонуклеопортеиновым комплексом, содержащим направляющую РНК crRNA exoU №1104 и белок LbCpf1, на котором посредством графика визуализировано выявление модельной матрицы PGEM-T-EXOU-1 с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae, содержащих направляющую РНК crRNA exoU №1104, где:Fig. Fig. 3. Real-time fluorescence profile for a pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-1 target treated with a ribonucleoportein complex containing exoU crRNA guide RNA No. LbCpf1 complexes from Lachnospiraceae containing guide RNA crRNA exoU No. 1104, where:

- по вертикали указаны значения нормализированного флуоресцентного сигнала, создаваемого красителем;- the values of the normalized fluorescent signal generated by the dye are indicated along the vertical;

- по горизонтали указано время флуоресценции, в минутах;- fluorescence time is indicated horizontally, in minutes;

- на кривых 1-9 показано количество копий ДНК на реакцию, а именно:- curves 1-9 show the number of DNA copies per reaction, namely:

1 -58 900 копий/реакция;1 -58,900 copies/reaction;

2 5890000 копий/реакция;2,5890,000 copies/reaction;

3 - 589000 копий/реакция;3 - 589,000 copies/reaction;

4 - 5 890 копий/реакция;4 - 5,890 copies/reaction;

5 - 589 копий/реакция;5 - 589 copies/reaction;

6 - 58,9 копий/реакция;6 - 58.9 copies/reaction;

7 - 5,89 копий/реакция;7 - 5.89 copies/reaction;

8 - 1,77 копий/реакция;8 - 1.77 copies/reaction;

9 - mQ (маркер молекулярных масс).9 - mQ (marker of molecular weights).

Фиг. 4. Профиль флуоресценции в реальном времени для предварительно амплифицированной мишени exoU-2 Pseudomonas aeruginosa, обработанной рибонуклеопортеиновым комплексом, содержащим направляющую РНК crRNA exoU №1982 и белок LbCpf1, на котором посредством графика визуализировано выявление модельной матрицы PGEM-T-EXOU-2 с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae, содержащих направляющую РНК crRNA exoU №1982, где:Fig. Fig. 4. Real-time fluorescence profile for a pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-2 target treated with a ribonucleoportein complex containing exoU crRNA #1982 guide RNA and LbCpf1 protein, on which the detection of the PGEM-T-EXOU-2 model template using ribonucleoproteins is visualized by means of a graph. LbCpf1 complexes from Lachnospiraceae containing guide RNA crRNA exoU No. 1982, where:

- по вертикали указаны значения нормализированного флуоресцентного сигнала, создаваемого красителем;- the values of the normalized fluorescent signal generated by the dye are indicated along the vertical;

- по горизонтали указано время флуоресценции, в минутах;- fluorescence time is indicated horizontally, in minutes;

- на кривых 1-9 показано количество копий ДНК на реакцию, а именно:- curves 1-9 show the number of DNA copies per reaction, namely:

10 5 890 копий/реакция;10 5,890 copies/reaction;

11 -5 890000 копий/реакция;11 -5 890,000 copies/reaction;

12 - 58 900 копий/реакция;12 - 58,900 copies/reaction;

13 - 589000 копий/реакция;13 - 589,000 copies/reaction;

14 589 копий/реакция;14,589 copies/reaction;

15 - 58,9 копий/реакция; 16-5,89 копий/реакция;15 - 58.9 copies/reaction; 16-5.89 copies/reaction;

17 - 1,77 копий/реакция;17 - 1.77 copies/reaction;

18 - mQ (маркер молекулярных масс).18 - mQ (marker of molecular weights).

Фиг. 5. Профиль флуоресценции в реальном времени для предварительно амплифицированной мишени exoU-2 Pseudomonas aeruginosa, обработанной рибонуклеопортеиновым комплексом, содержащим направляющую РНК crRNA exoU №2018 и белок LbCpf1, на котором посредством графика визуализировано выявление модельной матрицы PGEM-T-EXOU-2 с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae, содержащих направляющую РНК crRNA exoU №2018, где:Fig. Fig. 5. Real-time fluorescence profile for a pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-2 target treated with a ribonucleoportein complex containing exoU crRNA guide RNA No. 2018 and LbCpf1 protein, on which the detection of the PGEM-T-EXOU-2 model template using ribonucleoproteins is visualized by means of a graph. LbCpf1 complexes from Lachnospiraceae containing guide RNA crRNA exoU No. 2018, where:

- по вертикали указаны значения нормализированного флуоресцентного сигнала, создаваемого красителем;- the values of the normalized fluorescent signal generated by the dye are indicated along the vertical;

- по горизонтали указано время флуоресценции, в минутах;- fluorescence time is indicated horizontally, in minutes;

- на кривых 1-9 показано количество копий ДНК на реакцию, а именно:- curves 1-9 show the number of DNA copies per reaction, namely:

19 - 5 890000 копий/реакция;19 - 5 890,000 copies/reaction;

20 589000 копий/реакция;20,589,000 copies/reaction;

21 - 589 копий/реакция; 22-5 890 копий/реакция;21 - 589 copies/reaction; 22-5,890 copies/reaction;

23 - 58,9 копий/реакция;23 - 58.9 copies/reaction;

24 - 1,77 копий/реакция;24 - 1.77 copies/reaction;

25 - 58 900 копий/реакция;25 - 58,900 copies/reaction;

26 - 5,89 копий/реакция;26 - 5.89 copies/reaction;

27 - mQ (маркер молекулярных масс).27 - mQ (molecular weight marker).

Фиг. 6. Фиг. 6. Значения флуоресценции в конечной точке (60 цикл анализа, 60 минут) для предварительно амплифицированных мишеней exoU-1 и exoU-2 Pseudomonas aeruginosa, обработанных рибонуклеопортеиновыми комплексами, содержащим направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018, где посредством графика визуализировано выявление гена exoU-2 Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae, при этом:Fig. 6. FIG. 6. End-point fluorescence values (60 assay cycle, 60 minutes) for pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-1 and exoU-2 targets treated with ribonucleoportein complexes containing guide RNAs crRNA exoU #1104, crRNA exoU #1982, crRNA exoU #2018 , where the graph visualizes the detection of the exoU-2 gene of Pseudomonas aeruginosa using ribonucleoprotein complexes LbCpf1 from Lachnospiraceae, while:

- по вертикали указаны значения нормализированного флуоресцентного сигнала, создаваемого красителем;- the values of the normalized fluorescent signal generated by the dye are indicated along the vertical;

- по горизонтали указано количество копий модельной матрицы в реакции;- the number of copies of the model matrix in the reaction is indicated horizontally;

- столбцом

Figure 00000001
визуализирована эффективность выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе модельных матриц, с использованием crRNA exoU №1104;- column
Figure 00000001
the efficiency of detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in model matrices was visualized using exoU no. 1104 crRNA;

- столбцом визуализирована эффективность выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе модельных матриц, с использованием crRNA exoU №1982;- the column visualizes the efficiency of detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in the model matrices using exoU no. 1982 crRNA;

- столбцом

Figure 00000002
визуализирована эффективность выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе модельных матриц, с использованием crRNA exoU №2018.- column
Figure 00000002
The efficiency of detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in model matrices was visualized using exoU no. 2018 crRNA.

Фиг. 7. Визуализация амплифицированного с клинических образцов фрагмента exoU-1 гена exoU Pseudomonas aeruginosa (размером 144 п.о.) после предварительной амплификации с использованием олигонуклеотидов For 1104 и Rev 1104 при помощи электрофореза в агарозном геле, где каждому образцу присвоен идентификатор - буквенно-числовое значение.Fig. Fig. 7. Visualization of the exoU-1 fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene amplified from clinical samples (144 bp) after preliminary amplification using oligonucleotides For 1104 and Rev 1104 using agarose gel electrophoresis, where each sample was assigned an identifier - an alphanumeric meaning.

Фиг.8. Визуализация амплифицированного с клинических образцов фрагмента exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa (размером 125 п.о.) после предварительной амплификации с использованием олигонуклеотидов For 2018/1982 и Rev 2018/1982при помощи электрофореза в агарозном геле, где каждому образцу присвоен идентификатор -буквенно-числовое значение.Fig.8. Visualization of the Pseudomonas aeruginosa exoU-2 gene fragment amplified from clinical samples (125 bp) after preliminary amplification using oligonucleotides For 2018/1982 and Rev 2018/1982 using agarose gel electrophoresis, where each sample was assigned an identifier -letter- numeric value.

Фиг. 9. Значения флуоресценции в конечной точке (60 цикл анализа, 60 минут) для предварительно амплифицированных с клинических образцов мишеней exoU-1 и exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa, обработанных рибонуклеопортеиновыми комплексами, содержащим направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018, где посредством графика визуализировано выявление гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae на ограниченной панели клинических образцов, при этом:Fig. Fig. 9. Fluorescence values at the end point (60 assay cycle, 60 minutes) for Pseudomonas aeruginosa exoU-1 and exoU-2 targets pre-amplified from clinical specimens treated with ribonucleoportein complexes containing guide RNAs crRNA exoU No. 1104, crRNA exoU No. 1982 , exoU crRNA No. 2018, where the detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene using LbCpf1 ribonucleoprotein complexes from Lachnospiraceae is visualized by means of a graph in a limited panel of clinical samples, while:

- по вертикали указаны значения нормализированного флуоресцентного сигнала, создаваемого красителем;- the values of the normalized fluorescent signal generated by the dye are indicated along the vertical;

- по горизонтали указаны идентификаторы образца;- the sample identifiers are indicated horizontally;

- столбцом

Figure 00000003
показана эффективность выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе препаратов ДНК, выделенных из клинических образцов, с использованием crRNA exoU №1104;- column
Figure 00000003
the efficiency of detecting the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in DNA preparations isolated from clinical specimens using exoU no. 1104 crRNA was shown;

- столбцом показана эффективность выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе препаратов ДНК, выделенных из клинических образцов, с использованием crRNA exoU №1982;- the column shows the efficiency of detecting the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in DNA preparations isolated from clinical samples using exoU no. 1982 crRNA;

- столбцом

Figure 00000003
показана эффективность выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе препаратов ДНК, выделенных из клинических образцов, с использованием crRNA exoU №2018.- column
Figure 00000003
The efficiency of detecting the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in DNA preparations isolated from clinical specimens using exoU no. 2018 crRNA was shown.

Примеры осуществления изобретенияEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION

ПРИМЕР 1: ПОДБОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ-МИШЕНЕЙ В ГЕНЕ EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA PSEUDOMONAS AERUGINOSA ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ РНКEXAMPLE 1: SELECTION OF TARGET SEQUENCES IN THE EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA PSEUDOMONAS AERUGINOSA GENE TO GENERATE GUIDE RNA

Для подбора последовательностей-мишеней в гене exoU Pseudomonas aeruginosa для создания направляющих РНК были использованы современные алгоритмы in silico анализа нуклеотидных последовательностей и программы, находящиеся в открытом доступе, включая Benchling (https://www.benchling.com/molecular-biology/). Был составлен перечень участков в гене exoU Pseudomonas aeruginosa с теоретически рассчитанной вероятностью их расщепления в высоко консервативных участках (Таблица 1). Направляющие РНК, специфически узнающие высоко консервативный участок гена exoU Pseudomonas aeruginosa, представлены уникальными последовательностями SEQ ID NO: 1-3.To select target sequences in the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa to create guide RNAs, modern algorithms for in silico analysis of nucleotide sequences and programs that are in the public domain, including Benchling (https://www.benchling.com/molecular-biology/), were used. A list of regions in the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa was compiled with a theoretically calculated probability of their splitting in highly conserved regions (Table 1). Guide RNAs specifically recognizing the highly conserved region of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene are unique sequences of SEQ ID NOs: 1-3.

Figure 00000004
Figure 00000004

ПРИМЕР 2: ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ГЕНА EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA МЕТОДОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ АМПЛИФИКАЦИИEXAMPLE 2: PREPARATION OF MATERIAL FOR EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA GENE DETECTION BY PRE-AMPLIFICATION METHOD

Подготовку материала для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa проводили методом предварительной амплификации. В качестве модельных матриц гена exoU Pseudomonas aeruginosa биологического образца использовали плазмидные ДНК:Preparation of the material for the detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene was carried out by the method of preliminary amplification. The following plasmid DNAs were used as model templates for the Pseudomonas aeruginosa exoU gene of a biological sample:

1) pGEM-T-exoU-1, содержащую в своем составе фрагмент гена exoU Pseudomonas aeruginosa с 1053 по 1196 п. о. (размером 144 п.о.), и1) pGEM-T-exoU-1 containing a fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene from 1053 to 1196 bp. (size 144 bp), and

2) pGEM-T-exoU-2, содержащую в своем составе фрагмент гена exoU Pseudomonas aeruginosa с 1934 по 2058 п. о. (размером 125 п.о.)2) pGEM-T-exoU-2 containing a fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene from 1934 to 2058 bp. (size 125 bp)

Предварительную амплификацию участков, соответствующих фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa, проводили с использованием специфических олигонуклеотидов с SEQIDNO: 4 и SEQIDNO: 5 для получения фрагмента exoU-1 и SEQ ID NO: 6 и SEQ ID NO: 7 для получения фрагмента exoU-2, приведенных в Таблице 2.Pre-amplification of the regions corresponding to fragments of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene was carried out using specific oligonucleotides with SEQIDNO: 4 and SEQIDNO: 5 to obtain an exoU-1 fragment and SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 to obtain an exoU-2 fragment, shown in Table 2.

Figure 00000005
Figure 00000005

ПЦР-продукты, кодирующие фрагменты exoU-1 и exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa, получали в реакции амплификации с использованием ПЦР-смеси-2 blue (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) и специфических олигонуклеотидов For 1104 и Rev 1104, For 2018/1982 и Rev 2018/1982, соответственно (ГенТерра, Россия). Размер амплифицированного фрагмента exoU-1 составлял 144 пары нуклеотидов, exoU-2 - 125 пар нуклеотидов (Таблица 3).PCR products encoding exoU-1 and exoU-2 fragments of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa were obtained in an amplification reaction using PCR mixture-2 blue (Federal Budgetary Institution of Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Russia) and specific oligonucleotides For 1104 and Rev 1104, For 2018/ 1982 and Rev 2018/1982, respectively (GenTerra, Russia). The size of the amplified exoU-1 fragment was 144 bp, exoU-2 - 125 bp (Table 3).

Figure 00000006
Figure 00000006

Температурный профиль амплификации для получения ПЦР-продуктов фрагментов гена exoU Pseudomonas aeruginosa:Temperature profile of amplification for obtaining PCR products of Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments:

1. денатурация: 95°С в течение 3 минут;1. denaturation: 95°C for 3 minutes;

2. 40 циклов амплификации:2. 40 cycles of amplification:

95°С - 15 сек,95°С - 15 sec,

55°С - 45 сек,55°С - 45 sec,

72°С - 30 сек;72°C - 30 sec;

3. финальная элонгация: 72°С в течение 5 минут.3. final elongation: 72°C for 5 minutes.

В ходе подготовки материала для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa методом предварительной амплификации проводили титрование модельных матриц pGEM-T-exoU-1 и pGEM-T-exoU-2 путем приготовления серийных разведений (Таблица 4).During the preparation of the material for the detection of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa by the method of preliminary amplification, the model matrices pGEM-T-exoU-1 and pGEM-T-exoU-2 were titrated by preparing serial dilutions (Table 4).

Figure 00000007
Figure 00000007

Для оценки эффективности предварительной амплификации полученные фрагменты гена exoU Pseudomonas aeruginosa визуализировали при помощи электрофореза в агарозном геле (фиг.1, 2).To evaluate the efficiency of pre-amplification, the obtained Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments were visualized by agarose gel electrophoresis (FIGS. 1, 2).

Подготовленный описанным способом материал использовали для экспериментов по выявлению гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов LbCpf1 из Lachnospiraceae, содержащих направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018, без предварительной очистки.The material prepared by the described method was used for experiments on the detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene using LbCpf1 ribonucleoprotein complexes from Lachnospiraceae containing guide RNAs crRNA exoU No. 1104, crRNA exoU No. 1982, crRNA exoU No. 2018, without preliminary purification.

ПРИМЕР 3: ПОЛУЧЕНИЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ РНК И СОЗДАНИЕ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ГЕНА EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSAEXAMPLE 3: PRODUCTION OF GUIDE RNA AND CREATION OF RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEXES TO DETECT THE EXOU GENE OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Для получения направляющих РНК для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa был разработан набор специфических олигонуклеотидов, приведенных в Таблице 5. Получение направляющих РНК проводили в несколько этапов:To obtain guide RNAs for the detection of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa, a set of specific oligonucleotides was developed, shown in Table 5. The preparation of guide RNAs was carried out in several stages:

1. получение ПЦР-продукта с использованием набора специфических олигонуклеотидов (табл.5), кодирующего направляющую РНК, способную связываться с целевым высоко консервативным участком гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащую РНК-шпильку, которая распознается РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазой LbCpf1 из Lachno sp irac еае;1. Obtaining a PCR product using a set of specific oligonucleotides (Table 5) encoding a guide RNA capable of binding to a target highly conserved region of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene containing an RNA hairpin that is recognized by the RNA-guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachno sp irac eae;

2. очистка ПЦР-продукта, кодирующего направляющую РНК, специфичную к фрагменту гена exoU Pseudomonas aeruginosa;2. Purification of a PCR product encoding a guide RNA specific for the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment;

3. синтез направляющей РНК, специфичной к фрагменту гена exoU Pseudomonas aeruginosa;3. synthesis of a guide RNA specific to the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment;

4. очистка направляющей РНК, специфичной к фрагменту гена exoU Pseudomonas aeruginosa.4. Purification of the guide RNA specific to the Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragment.

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

ПЦР-продукт, кодирующий направляющую РНК crRNA exoU №1104, получали в реакции амплификации с использованием ПЦР-смеси-2 blue (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) и специфических олигонуклеотидов Т7рг и crRNA 1104 (ГенТерра, Россия). Размер амплифицированного фрагмента, кодирующего crRNA exoU №1104, составлял 62 пары нуклеотидов.The PCR product encoding guide RNA crRNA exoU No. 1104 was obtained in an amplification reaction using PCR mixture-2 blue (Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Russia) and specific oligonucleotides T7rg and crRNA 1104 (GenTerra, Russia). The size of the amplified fragment encoding exoU crRNA No. 1104 was 62 bp.

ПЦР-продукт, кодирующий направляющую РНК crRNA exoU №1982, получали в реакции амплификации с использованием ПЦР-смеси-2 blue (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) и специфических олигонуклеотидов Т7рг и crRNA 1982 (ГенТерра, Россия). Размер амплифицированного фрагмента, кодирующего crRNA exoU №1982, составлял 62 пары нуклеотидов.The PCR product encoding the guide RNA crRNA exoU No. 1982 was obtained in an amplification reaction using PCR mixture-2 blue (Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Russia) and specific oligonucleotides T7rg and crRNA 1982 (GenTerra, Russia). The size of the amplified fragment encoding exoU no. 1982 crRNA was 62 bp.

ПЦР-продукт, кодирующий направляющую РНК crRNA exoU №2018, получали в реакции амплификации с использованием ПЦР-смеси-2 blue (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) и специфических олигонуклеотидов Т7рг и crRNA 2018 (ГенТерра, Россия). Размер амплифицированного фрагмента, кодирующего crRNA exoU №2018, составлял 62 пары нуклеотидов.The PCR product encoding the guide RNA crRNA exoU No. 2018 was obtained in an amplification reaction using PCR mixture-2 blue (Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Russia) and specific oligonucleotides T7rg and crRNA 2018 (GenTerra, Russia). The size of the amplified fragment encoding exoU no. 2018 crRNA was 62 bp.

Температурный профиль амплификации для получения ПЦР-продуктов, кодирующих направляющие РНК:Amplification temperature profile for obtaining PCR products encoding guide RNAs:

1. денатурация: 95°С в течение 3 минут;1. denaturation: 95°C for 3 minutes;

2. 35 циклов амплификации:2. 35 amplification cycles:

95°С - 15 сек,95°С - 15 sec,

55°С - 45 сек,55°С - 45 sec,

72°С - 30 сек;72°C - 30 sec;

3. финальная элонгация: 72°С в течение 5 минут.3. final elongation: 72°C for 5 minutes.

ПЦР-продукты, кодирующие направляющие РНК, специфичные к фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa, визуализировали при помощи электрофореза в агарозном геле.PCR products encoding guide RNAs specific for Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments were visualized by agarose gel electrophoresis.

Очистку ПЦР-продуктов, кодирующих направляющие РНК, специфичные к фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa, проводили с использованием коммерчески доступного набора ISOLATE II PCR and Gel Kit (BioLine, США) согласно инструкции производителя. Очищенные ПЦР-продукты, кодирующие направляющие РНК, специфичные к фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa, использовали в качестве матрицы для синтеза направляющих РНК.PCR products encoding guide RNAs specific for Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments were purified using a commercially available ISOLATE II PCR and Gel Kit (BioLine, USA) according to the manufacturer's instructions. Purified PCR products encoding guide RNAs specific for Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments were used as a template for guide RNA synthesis.

Синтез направляющих РНК, специфичных к фрагментам гена exoU Pseudomonas aeruginosa, осуществляли методом in vitro транскрипции с использованием коммерчески доступных наборов реагентов (HiScribe™ Т7 High Yield RNA Synthesis Kit, NEB, США) согласно инструкции производителя. Продукты реакции in vitro транскрипции переосаждали из реакционной смеси добавлением хлорида натрия до конечной концентрации 400 mM и равного объема изопропилового спирта. Такие модификации протокола производителя, внесенные авторами, позволяют увеличить выход продукта реакции и получить желаемую концентрацию финального препарата направляющей РНК.Synthesis of guide RNAs specific to Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments was carried out by in vitro transcription using commercially available reagent kits (HiScribe™ T7 High Yield RNA Synthesis Kit, NEB, USA) according to the manufacturer's instructions. The reaction products of in vitro transcription were reprecipitated from the reaction mixture by adding sodium chloride to a final concentration of 400 mM and an equal volume of isopropyl alcohol. Such modifications of the manufacturer's protocol introduced by the authors allow increasing the yield of the reaction product and obtaining the desired concentration of the final guide RNA preparation.

Создание готового рибонуклеопротеинового комплекса, содержащего белок семейства CRISPR-Cas LbCpf1 из Lachnospiraceae, и направляющую РНК авторы проводили по стандартному протоколу с некоторыми модификациями [С.Anders, М. Jinek, In vitro enzymology of Cas9, Methods Enzymol. 546 (2014) 1-20, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801185-0.00001-51.The creation of a ready-made ribonucleoprotein complex containing a protein of the CRISPR-Cas LbCpf1 family from Lachnospiraceae and guide RNA was carried out by the authors according to a standard protocol with some modifications [C. Anders, M. Jinek, In vitro enzymology of Cas9, Methods Enzymol. 546 (2014) 1-20, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801185-0.00001-51.

Непосредственно перед объединением с Cas-белком препарат направляющей РНК (в количестве 250 нг) прогревали при 90°С в течение 5 минут и позволяли медленно остыть до комнатной температуры (инкубация при комнатной температуре не менее 10 минут). Такое прогревание необходимо для формирования корректной конформации шпильки, содержащейся в направляющей РНК. Многие производители коммерческих препаратов Cas-белков пропускают данный этап при подготовке рибонуклеопротеинового комплекса.Immediately before combining with the Cas protein, the guide RNA preparation (250 ng) was heated at 90°C for 5 minutes and allowed to cool slowly to room temperature (incubation at room temperature for at least 10 minutes). Such heating is necessary for the formation of the correct hairpin conformation contained in the guide RNA. Many manufacturers of commercial Cas protein preparations skip this step when preparing the ribonucleoprotein complex.

Для формирования готового рибонуклеопротеинового комплекса 250 нг Cas-белка LbCpf1 из Lachnospiraceae и подготовленную направляющую РНК смешивали и инкубировали 15 минут при комнатной температуре. Полученный таким способом рибонуклеопротеиновый комплекс готов для выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa.To form the finished ribonucleoprotein complex, 250 ng of the LbCpf1 Cas protein from Lachnospiraceae and the prepared guide RNA were mixed and incubated for 15 minutes at room temperature. The ribonucleoprotein complex obtained in this way is ready for detection of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene.

ПРИМЕР 4: ОБНАРУЖЕНИЕ ЕДИНИЧНЫХ КОПИЙ ГЕНА EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA С ПОМОЩЬЮ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ CRISPR/CAS НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛЬНОЙ МАТРИЦЫEXAMPLE 4: DETECTION OF SINGLE COPIES OF THE EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA GENE USING CRISPR/CAS RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEXES ON THE EXAMPLE OF A MODEL MATRIX

Предварительно амплифицированный материал, полученный способом, описанным в Примере 2, использовали в качестве матрицы для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas, полученных способом, описанным в Примере 3.The pre-amplified material obtained by the method described in Example 2 was used as a template for Pseudomonas aeruginosa exoU gene detection using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes obtained by the method described in Example 3.

Для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas готовили реакционную смесь, содержащую следующие компоненты:To detect the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes, a reaction mixture was prepared containing the following components:

• 10 × буфер (100 mM TrisHCl рН 8,0, 1 М NaCl);• 10 x buffer (100 mM TrisHCl pH 8.0, 1 M NaCl);

• 50 mM MgC12 (конечная концентрация в реакционной смеси 10 mM);• 50 mM MgC12 (final concentration in reaction mixture 10 mM);

• 250 нг рибонуклеопротеинового комплекса (LbCpf1 из Lachnospiraceae и направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018);• 250 ng ribonucleoprotein complex (LbCpf1 from Lachnospiraceae and guide RNAs crRNA exoU #1104, crRNA exoU #1982, crRNA exoU #2018);

• 10 pmol флуоресцентный зонд (6FAM-TTATT-BHQ1);• 10 pmol fluorescent probe (6FAM-TTATT-BHQ1);

• Мишень (предварительно амплифицированные фрагменты гена exoU Pseudomonas aeruginosa);• Target (preliminarily amplified Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments);

• вода mQ.• mQ water.

Реакционные смеси, содержащие все необходимые компоненты, помещали в амплификатор QuantStudio 5 (Thermo Fisher Scientific, США) и задавали следующие параметры реакции:The reaction mixtures containing all the necessary components were placed in a QuantStudio 5 amplifier (Thermo Fisher Scientific, USA) and the following reaction parameters were set:

30-60 циклов:30-60 cycles:

37°С - 35 сек,37°С - 35 sec,

37°С - 25 сек, съемка флуоресценции.37°C - 25 sec, fluorescence recording.

В первую очередь были проведены эксперименты по обнаружению единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas, сформированных на основе LbCpf1 из Lachnospiraceae, с использованием в качестве мишени модельных матриц - плазмидной ДНК pGEM-T-exoU-1, содержащей в своем составе фрагмент гена exoU Pseudomonas aeruginosa с 1053 по 1196 п.о. размером 144 п.о., и плазмидной ДНК pGEM-T-exoU-2, содержащей в своем составе фрагмент гена exoU Pseudomonas aeruginosa с 1934 по 2058 п. о. размером 125 п. о.First of all, experiments were carried out to detect single copies of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes formed on the basis of LbCpf1 from Lachnospiraceae, using model templates as a target - plasmid DNA pGEM-T-exoU-1 containing in its composition of the exoU gene fragment of Pseudomonas aeruginosa from 1053 to 1196 b.p. 144 bp in size, and plasmid DNA pGEM-T-exoU-2, containing in its composition a fragment of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene from 1934 to 2058 bp. size 125 p.

Было показано, что рибонуклеопротеиновые комплексы CRISPR-Cas обладают способностью выявлять единичные копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa. Типичные результаты анализа приведены на примерах профилей флуоресценции в реальном времени для предварительно амплифицированных мишеней exoU-1 и exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa, обработанных рибонуклеопортеиновыми комплексами, содержащими направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018 и белок LbCpf1, на Фиг. 3, Фиг. 4 и Фиг. 5, соответственно. Отметим, что в среднем уже на 18-ом цикле анализа (18 минут) значение сигнала, полученного в ходе детекции единичных копий (1,77 копий/реакция) гена exoU Pseudomonas aeruginosa, превышало значение «шума» (неспецифической флуоресценции контрольного образца, не содержащего мишени) минимум в пять раз, а к 30-ому циклу (30 минут анализа) в 10 и более раз.CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes have been shown to be able to detect single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. Typical results of the analysis are shown using examples of real-time fluorescence profiles for pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-1 and exoU-2 targets treated with ribonucleoportein complexes containing exoU no. 1104 crRNA, exoU no. 1982 crRNA, exoU no. LbCpf1, in Fig. 3, Fig. 4 and FIG. 5, respectively. It should be noted that, on average, already at the 18th cycle of analysis (18 minutes), the value of the signal obtained during the detection of single copies (1.77 copies/reaction) of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene exceeded the “noise” value (nonspecific fluorescence of the control sample, not containing the target) by at least five times, and by the 30th cycle (30 minutes of analysis) by 10 or more times.

В ходе работ была оценена эффективность выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе модельных матриц, с использованием различных направляющих РНК. Было показано, что рибонуклеопротеиновые комплексы CRISPR-Cas, сформированные на основе LbCpf1 из Lachnospiraceae и направляющих РНК, выявляют единичные копии гена exoU Pseudomonas aeruginosa с различной эффективностью, и их можно расположить в следующем порядке по уменьшению активности: crRNA exoU №2018 > crRNA exoU №1104 ≥ crRNA exoU №1982 (Фиг. 6).In the course of the work, the efficiency of detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in model matrices was evaluated using various guide RNAs. It was shown that CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes formed on the basis of LbCpf1 from Lachnospiraceae and guide RNAs detect single copies of the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa with different efficiency, and they can be arranged in the following order of decreasing activity: crRNA exoU no. 2018 > crRNA exoU no. 1104 ≥ crRNA exoU #1982 (Fig. 6).

ПРИМЕР 5: ОБНАРУЖЕНИЕ ГЕНА EXOU PSEUDOMONAS AERUGINOSA С ПОМОЩЬЮ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ CRISPR/CAS НА ОГРАНИЧЕННОЙ ПАНЕЛИ КЛИНИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВEXAMPLE 5: DETECTION OF THE EXOU GENE OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA USING CRISPR/CAS RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEXES IN A LIMITED PANEL OF CLINICAL SPECIMENS

Разработанные направляющие РНК были апробированы на ограниченной панели клинических образцов (17 шт. ), содержащих Pseudomonas aeruginosa, несущую ген exoU (ранее подтверждено методом секвенирования следующего поколения).The developed guide RNAs were tested on a limited panel of clinical samples (17 pcs.) containing Pseudomonas aeruginosa carrying the exoU gene (previously confirmed by next generation sequencing).

Для обнаружения единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas была проведена предварительная амплификация фрагментов этого гена. Для проведения предварительной амплификации из 17 биологических образцов, полученных от пациентов, с помощью коммерчески доступного набора DNeasy Blood & Tissue Kit (QIAGEN, США) были выделены ДНК согласно инструкции производителя.To detect single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes, preliminary amplification of fragments of this gene was carried out. For preliminary amplification, DNA was isolated from 17 biological samples obtained from patients using a commercially available DNeasy Blood & Tissue Kit (QIAGEN, USA) according to the manufacturer's instructions.

ПЦР-продукты, кодирующие фрагменты гена exoU Pseudomonas aeruginosa, получали в реакции амплификации с использованием ПЦР-смеси-2 blue (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) как описано в Примере 2, применяя описанный температурный профиль и продолжительность реакции амплификации. Полученные продукты визуализировали при помощи электрофореза в агарозном геле (фиг.7, 8).PCR products encoding Pseudomonas aeruginosa exoU gene fragments were obtained in an amplification reaction using PCR mixture-2 blue (Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Russia) as described in Example 2, using the described temperature profile and duration of the amplification reaction. The resulting products were visualized by agarose gel electrophoresis (FIGS. 7, 8).

Полученный таким способом материал использовали в качестве матрицы для обнаружения единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas, полученных способом, описанным в Примере 3.The material obtained in this way was used as a template for the detection of single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes obtained by the method described in Example 3.

Обнаружение единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas проводили способом, описанным в Примере 4.Detection of single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene using CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes was carried out as described in Example 4.

В ходе проведенного анализа было показано, что рибонуклеопротеиновые комплексы CRISPR-Cas обладают способностью выявлять ген exoU Pseudomonas aeruginosa в препаратах ДНК, выделенных из клинических образцов. При этом в среднем уже на 20 цикле (20 минут) анализа значение сигнала превышало значение «шума» (неспецифической флуоресценции контрольного образца, не содержащего мишени) более чем в 5 раз, а к 35 циклу (35 минут) анализа - более чем в 10 раз (Таблица 6).In the course of the analysis, it was shown that CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes have the ability to detect the Pseudomonas aeruginosa exoU gene in DNA preparations isolated from clinical samples. At the same time, on average, already at the 20th cycle (20 minutes) of the analysis, the signal value exceeded the “noise” value (nonspecific fluorescence of the control sample that did not contain the target) by more than 5 times, and by the 35th cycle (35 minutes) of the analysis - by more than 10 times. times (Table 6).

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Типичные результаты анализа приведены на примерах значений флуоресценции в конечной точке (60 цикл анализа, 60 минут) для предварительно амплифицированных мишеней exoU-1 и exoU-2 гена exoU Pseudomonas aeruginosa (17 независимых клинических образцов), обработанных рибонуклеопортеиновыми комплексами, содержащими направляющие РНК crRNA exoU №1104, crRNA exoU №1982, crRNA exoU №2018 и белок LbCpf1, на Фиг. 9.Typical assay results are shown with examples of endpoint fluorescence values (60 assay cycle, 60 minutes) for pre-amplified Pseudomonas aeruginosa exoU-1 and exoU-2 targets (17 independent clinical specimens) treated with ribonucleoportein complexes containing exoU crRNA guide RNAs. No. 1104, exoU crRNA No. 1982, exoU crRNA No. 2018 and LbCpf1 protein, in Fig. 9.

Эффективность выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащегося в составе препаратов ДНК, выделенных из клинических образцов, с использованием различных направляющих РНК в составе рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas, сформированных на основе LbCpf1 из Lachnospiraceae, оцененная по соотношению значений сигнала к значению «шума» при детекции, можно представить в следующем порядке по убыванию: crRNA exoU №2018 > crRNA exoU №1982 > crRNA exoU №1104 (Таблица 6).Efficiency of detecting the Pseudomonas aeruginosa exoU gene contained in DNA preparations isolated from clinical samples using various guide RNAs in the composition of CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes formed on the basis of LbCpf1 from Lachnospiraceae, estimated by the ratio of signal values to the value of "noise" during detection , can be presented in the following descending order: crRNA exoU #2018 > crRNA exoU #1982 > crRNA exoU #1104 (Table 6).

Таким образом, разработанные направляющие РНК позволяют ультрачувствительно выявлять единичные копии гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa, и способны обнаруживать его препаратах ДНК, выделенных из клинических образцов, после предварительной амплификации в составе рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR-Cas.Thus, the developed guide RNAs allow ultrasensitive detection of single copies of the exoU gene encoding the exotoxin of the third type secretion system, Pseudomonas aeruginosa, and are able to detect it in DNA preparations isolated from clinical samples after preliminary amplification in the CRISPR-Cas ribonucleoprotein complexes.

--->--->

Перечень последовательностейSequence listing

<110> ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора<110> FBUN Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor

<120><120>

<160> NUMBER OF SEQ ID NO: NOS: 7<160> NUMBER OF SEQ ID NO: NOS: 7

<210> SEQ ID NO: NO 1<210> SEQ ID NO: NO 1

<211> 40<211> 40

<212> RNA<212>RNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 1 (crRNA exoU №1104):<400> SEQUENCE 1 (crRNA exoU #1104):

aau uuc uac uaa gug uag aua cag cgg gcc acu gcg gcg c 40aau uuc uac uaa gug uag aua cag cgg gcc acu gcg gcg c 40

<210> SEQ ID NO: NO 2<210> SEQ ID NO: NO 2

<211> 40<211> 40

<212> RNA<212>RNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 2 (crRNA exoU №1982):<400> SEQUENCE 2 (crRNA exoU #1982):

aau uuc uac uaa gug uag auc cga aac gca gga agc cuc g 40aau uuc uac uaa gug uag auc cga aac gca gga agc cuc g 40

<210> SEQ ID NO: NO 3<210> SEQ ID NO: NO 3

<211> 40<211> 40

<212> RNA<212>RNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 3 (crRNA exoU №2018):<400> SEQUENCE 3 (crRNA exoU #2018):

aau uuc uac uaa gug uag aug gca aac ccu uga guu cga c 40aau uuc uac uaa gug uag aug gca aac ccu uga guu cga c 40

<210> SEQ ID NO: NO 4<210> SEQ ID NO: NO 4

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 4 (For 1104):<400> SEQUENCE 4 (For 1104):

gcc ggt ccc tga gat gat cg 20gcc ggt ccc tga gat gat cg 20

<210> SEQ ID NO: NO 5<210> SEQ ID NO: NO 5

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 5 (Rev 1104):<400> SEQUENCE 5 (Rev 1104):

acg acc cag ccc ttg agc gc 20acg acc cag ccc ttg agc gc 20

<210> SEQ ID NO: NO 6<210> SEQ ID NO: NO 6

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 6 (For 2018/1982):<400> SEQUENCE 6 (For 2018/1982):

cgg aaa tca atc aag cgc tg 20cgg aaa tca atc aag cgc tg 20

<210> SEQ ID NO: NO 7<210> SEQ ID NO: NO 7

<211> 21<211> 21

<212> DNA<212> DNA

<213> artificial<213> artificial

<400> SEQUENCE 7 (Rev 2018/1982):<400> SEQUENCE 7 (Rev 2018/1982):

gaa ctc ctt att ccg cca agc 21gaa ctc ctt att ccg cca agc 21

<---<---

Claims (19)

1. Молекула направляющей РНК системы CRISPR-Cas, которая способна связываться с целевыми высококонсервативными участками гена exoU, кодирующего экзотоксин системы секреции третьего типа, Pseudomonas aeruginosa, где нуклеотидная последовательность направляющей РНК выбрана из последовательностей SEQ ID NO: 1-3.1. A CRISPR-Cas guide RNA molecule capable of binding to target highly conserved regions of the exoU gene encoding the Pseudomonas aeruginosa secretion system exotoxin of the third type, where the nucleotide sequence of the guide RNA is selected from the sequences of SEQ ID NO: 1-3. 2. Молекула направляющей РНК по п. 1, отличающаяся тем, что содержит в своем составе РНК-шпильку, которая распознается РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазой LbCpf1 из Lachnospiraceae.2. The guide RNA molecule according to claim 1, characterized in that it contains an RNA hairpin, which is recognized by the RNA-directed DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae. 3. Молекула направляющей РНК по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что обеспечивает выявление единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa.3. A guide RNA molecule according to claim 1 or 2, characterized in that it ensures the detection of single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. 4. Рибонуклеопротеиновый комплекс системы CRISPR-Cas для выявления гена exoU Pseudomonas aeruginosa, сформированный из РНК-направляемой ДНК-эндонуклеазы LbCpf1 из Lachnospiraceae и по меньшей мере одной направляющих РНК по пп. 1-3. 4. The ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system for detecting the exoU gene of Pseudomonas aeruginosa, formed from the RNA-directed DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae and at least one guide RNA according to paragraphs. 1-3. 5. Рибонуклеопротеиновый комплекс системы CRISPR-Cas по п. 4, пригодный для выявления единичных копий гена exoU Pseudomonas aeruginosa.5. Ribonucleoprotein complex of the CRISPR-Cas system according to claim 4, suitable for detecting single copies of the Pseudomonas aeruginosa exoU gene. 6. Набор для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащий 6. Pseudomonas aeruginosa exoU gene detection kit containing (i) (a) молекулу направляющей РНК системы CRISPR-Cas по любому из пп.1-3 и направляемую ДНК-эндонуклеазу LbCpf1 из Lachnospiraceae; (i) (a) a guide RNA molecule of the CRISPR-Cas system according to any one of claims 1 to 3 and a guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae; или or (i) (b) рибонуклеопротеиновый комплекс по любому из пп. 4, 5;(i) (b) a ribonucleoprotein complex according to any one of paragraphs. 4, 5; и And (ii) инструкцию по применению.(ii) instructions for use. 7. Набор для обнаружения гена exoU Pseudomonas aeruginosa, содержащий 7. Pseudomonas aeruginosa exoU gene detection kit containing (i) (a) молекулу направляющей РНК системы CRISPR-Cas по любому из пп.1-3 и направляемую ДНК-эндонуклеазу LbCpf1 из Lachnospiraceae; (i) (a) a guide RNA molecule of the CRISPR-Cas system according to any one of claims 1 to 3 and a guided DNA endonuclease LbCpf1 from Lachnospiraceae; или or (i) (b) рибонуклеопротеиновый комплекс по любому из пп. 4, 5;(i) (b) a ribonucleoprotein complex according to any one of paragraphs. 4, 5; и And (ii) один или несколько специфических олигонуклеотидов, выбранных из SEQ ID NO: 4-7, (ii) one or more specific oligonucleotides selected from SEQ ID NO: 4-7, и And (iii) инструкцию по применению.(iii) instructions for use.
RU2021139117A 2021-12-27 Crispr-cas12 system for detecting the exou gene encoding the type 3 secretion system exotoxin, pseudomonas aeruginosa, at ultra-low concentrations RU2791879C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791879C1 true RU2791879C1 (en) 2023-03-14

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2707542C1 (en) * 2019-03-28 2019-11-27 Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) METHOD OF PRODUCING A RECOMBINANT NUCLEASE CAS ESSENTIALLY FREE OF BACTERIAL ENDOTOXINS, THE PREPARATION OBTAINED BY THIS METHOD AND CONTAINING A KIT FOR USE IN A CRISPR/Cas SYSTEM
RU2743861C1 (en) * 2020-04-15 2021-03-01 Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) Crispr-cas system for detecting the antibiotic resistance gene blavim-2 (metallo-beta-lactamase class b vim-2) pseudomonas aeruginosa at ultra-low concentrations

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2707542C1 (en) * 2019-03-28 2019-11-27 Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) METHOD OF PRODUCING A RECOMBINANT NUCLEASE CAS ESSENTIALLY FREE OF BACTERIAL ENDOTOXINS, THE PREPARATION OBTAINED BY THIS METHOD AND CONTAINING A KIT FOR USE IN A CRISPR/Cas SYSTEM
RU2743861C1 (en) * 2020-04-15 2021-03-01 Федеральное бюджетное учреждение науки "Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) Crispr-cas system for detecting the antibiotic resistance gene blavim-2 (metallo-beta-lactamase class b vim-2) pseudomonas aeruginosa at ultra-low concentrations

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VINCENT DERUELLE et al. The bacterial toxin ExoU requires a host trafficking chaperone for transportation and to induce necrosis, NATURE COMMUNICATIONS, 2021, 12:4024. SALIMATA BAGAYOKO et al. Host phospholipid peroxidation fuels ExoU-dependent cell necrosis and supports Pseudomonas aeruginosa-driven pathology, PLoS Pathog, 2021, 17(9): e1009927. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101644773B1 (en) Genetic Markers for Discrimination and Detection of Causative Bacteria of Edwardsiellosis and Streptococcosis, and Method of Discrimination and Detection of Causative Bacteria Using the Same
CN110714090A (en) Kit for detecting free nucleic acid of blood stream infection pathogen in blood plasma
CN112779344B (en) Kit for detecting respiratory tract infection bacterial pathogen by enzyme digestion probe at constant temperature
RU2791879C1 (en) Crispr-cas12 system for detecting the exou gene encoding the type 3 secretion system exotoxin, pseudomonas aeruginosa, at ultra-low concentrations
RU2791880C1 (en) Method for detecting the exou gene encoding the type 3 secretion system exotoxin, pseudomonas aeruginosa at ultralow concentrations and specific oligonucleotides for use in the method
RU2782739C1 (en) METHOD FOR PRODUCING A PREPARATION OF A RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEX CRISPR-Cas AND A PREPARATION FOR DETECTING THE exoU GENE ENCODING AN EXOTOXIN OF THE THIRD TYPE SECRETION SYSTEM, PSEUDOMONAS AERUGINOSA
EP2935617A1 (en) Probability-directed isolation of nucleotide sequences (pins)
RU2743861C1 (en) Crispr-cas system for detecting the antibiotic resistance gene blavim-2 (metallo-beta-lactamase class b vim-2) pseudomonas aeruginosa at ultra-low concentrations
RU2745637C1 (en) Method for obtaining the crispr/cas ribonucleoprotein complex preparation and preparation for detection of the blavim-2 (metal-beta-lactamase class b vim-2) pseudomonas aeruginosa antibiotic resistance gene in ultra-low concentrations
RU2734520C1 (en) Method for detecting the antibiotic resistance gene blavim-2 (metal-beta-lactamase class b vim-2) pseudomonas aeruginosa in ultralow concentrations and specific oligonucleotides for use in the method
RU2782315C1 (en) METHOD FOR OBTAINING A PREPARATION OF THE RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEX CRISPR-Cas AND A PREPARATION FOR DETECTING THE mecA ANTIBIOTIC RESISTANCE GENE OF STAPHYLOCOCCUS AUREUS IN ULTRA-LOW CONCENTRATIONS
RU2782588C1 (en) Method for detecting the meca antibiotic resistance gene of staphylococcus aureus in ultra-low concentrations and specific oligonucleotides for use in the method
RU2782314C1 (en) Crispr-cas12 system for detecting the meca antibiotic resistance gene of staphylococcus aureus at ultra-low concentrations
RU2747819C1 (en) Method for obtaining preparation of ribonucleoprotein complex crispr / cas and preparation for detecting dna of john cunningham virus (jcpyv) in ultra-low concentrations
RU2747820C1 (en) Crispr-cas system for detection of john cunningham virus (jcpyv) dna at ultra-low concentrations
RU2747880C1 (en) Method for detecting dna of john cunningham virus (jcpyv) at ultra-low concentrations and specific oligonucleotides for use in method
CN112458202B (en) PCR detection primer and kit for riemerella anatipestifer virulent phage
RU2720768C1 (en) Crispr-cas system for detecting proviral dna of human immunodeficiency virus integrated into a human genome in ultra-low concentrations
RU2720769C1 (en) Method of producing a preparation of a ribonucleoprotein complex of crispr / cas and a preparation for detecting proviral dna of human immunodeficiency virus integrated into a human genome in ultra-low concentrations
RU2764023C1 (en) CRISPR-Cas 12 SYSTEM FOR DETECTING SARS-CoV-2 VIRUS RNA IN ULTRA-LOW CONCENTRATIONS
RU2800421C1 (en) Crispr-cas12 system for detecting hepatitis c virus rna genotypes 1b and 3a at ultra-low concentrations
RU2764022C1 (en) METHOD FOR DETECTING SARS-CoV-2 VIRUS RNA AT ULTRA-LOW CONCENTRATIONS AND SPECIFIC OLIGONUCLEOTIDES FOR USE IN THE METHOD
RU2764024C1 (en) METHOD FOR OBTAINING A PREPARATION OF THE RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEX CRISPR / Cas14 AND A PREPARATION FOR DETECTING THE RNA OF THE SARS-CoV-2 VIRUS IN ULTRA-LOW CONCENTRATIONS
RU2800420C1 (en) Method of detection of rna of hepatitis c virus genotypes 1b and 3a in ultra-low concentrations and specific oligonucleotides for use in the method
RU2764015C1 (en) METHOD FOR OBTAINING A PREPARATION OF THE CRISPR/Cas 12 RIBONUCLEOPROTEIN COMPLEX AND PREPARATION FOR DETECTING SARS-CoV-2 VIRUS RNA IN ULTRA-LOW CONCENTRATIONS