scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-17-1-10-23scbmt-1248Research ArticleГЕНЕТИКА И ЭПИГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ-БИОМОДЕЛЕЙGENETICS AND EPIGENETICS OF ANIMALS-BIOMODELSСоздание полных гибридных ДНК-конструкций с геном человека HLA-A*02:01:01:01Chimeric Construct Engineering with Human Variant HLA-A*02:01:01:01КаркищенкоВ. Н.KarkischenkoV. N.

Каркищенко Владислав Николаевич - доктор медицинских наук, профессор.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, влд. 1

Vladislav N. Karkischenko - Dr. Sci. (Med.), Prof..

143442, Moscow Region, Krasnogorskiy District, Svetlye Gory Village, building 1

scbmt@yandex.ruПетроваН. В.PetrovaN. V.

Петрова Наталья Владимировна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, влд. 1

Nataliya V. Petrova

143442, Moscow Region, Krasnogorskiy District, Svetlye Gory Village, building 1

m-sklad@yandex.ruСавченкоЕ. С.SavchenkoE. S.

Савченко Елена Сергеевна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, влд. 1

Elena S. Savchenko

savelaine@gmail.comОгневаН. С.OgnevaN. S.

Огнева Настасья Сергеевна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, влд. 1

Nastasya S. Ogneva

143442, Moscow Region, Krasnogorskiy District, Svetlye Gory Village, building 1

ognevanastya@mail.ruКолосковаЕ. М.KoloskovaE. M.

Колоскова Елена Михайловна - кандидат биологических наук.

249013, Калужская обл., Боровск, п. Институт

Elena M. Koloskova - Cand. Sci. (Biol.)

249013, Kaluga Region, Borovsk, Institut Settlement

heleko3@yandex.ruМаксименкоС. В.MaksimenkoS. V.

Максименко Сергей Васильевич - кандидат биологических наук.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, влд. 1

Sergey V. Maksimenko - Cand. Sci. (Biol.)

143442, Moscow Region, Krasnogorskiy District, Svetlye Gory Village, building 1

vx136@rambler.ruМанувераВ. А.ManuveraV. A.

Манувера Валентин Александрович - кандидат биологических наук.

119435, Москва, Малая Пироговская ул., 1а

Valentin A. Manuvera - Cand. Sci. (Biol.)

119435, Moscow, Malaya Pirogovskaya Street, 1a

vmanuvera@yandex.ruБобровскийП. А.BobrovskyP. A.

Бобровский Павел Александрович

119435, Москва, Малая Пироговская ул., 1а

Pavel A. Bobrovsky

119435, Moscow, Malaya Pirogovskaya Street, 1a

pbobrovskiy@gmail.comЛазаревВ. Н.LazarevV. N.

Лазарев Василий Николаевич - доктор биологических наук, доц.

119435, Москва, Малая Пироговская ул., 1а

Vassili N. Lazarev - Dr. Sci. (Biol.), Assoc. Prof.

119435, Moscow, Malaya Pirogovskaya Street, 1a

lazar0@mail.ruФГБУН Научный центр биомедицинских технологий ФМБА РоссииРоссияScientifi c Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных — филиал ФГБНУ Федеральный научный центр животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. ЭрнстаРоссияAll-Russian Research Institute of Physiology, Biochemistry and Animal Nutrition — branch of the Federal Scientifi c Centre of Animal Husbandry — All-Russian Institute of Animal Husbandry named after acad. L.K. ErnstRussian FederationФГБУ Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА РоссииРоссияFederal Research and Clinical Centre of Physical-Chemical Medicine of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian Federation2021240220211711023Copyright © Каркищенко В.Н., Петрова Н.В., Савченко Е.С., Огнева Н.С., Колоскова Е.М., Максименко С.В., Манувера В.А., Бобровский П.А., Лазарев В.Н., 20212021Каркищенко В.Н., Петрова Н.В., Савченко Е.С., Огнева Н.С., Колоскова Е.М., Максименко С.В., Манувера В.А., Бобровский П.А., Лазарев В.Н.Karkischenko V.N., Petrova N.V., Savchenko E.S., Ogneva N.S., Koloskova E.M., Maksimenko S.V., Manuvera V.A., Bobrovsky P.A., Lazarev V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1248

Борьба с фатальными острыми поражениями легких, острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС), «цитокиновым штормом», возникающими при тяжелой интерстициальной патологии, в т. ч. COVID-19, требует быстрого получения и внедрения новых препаратов, биомедицинских технологий лечения. Это, в свою очередь, ставит исследователей перед задачей разработки адекватных биомоделей для доклинических исследований. Существующие генетические отличия у представителей разных этнических групп населения оказывают влияние на механизм и эффективность лекарственных препаратов. Биомодели, учитывающие особенности генетического полиморфизма конкретных популяций, позволяют полнее исследовать молекулярно-генетические механизмы действия фармакологических средств, включая иммунобиологические. Созданная генно-инженерная конструкция кодирует гибридную молекулу класса I MHC и содержит ß2-микроглобулин человека, фрагменты (α1-и α2-домены) гена НЕА-А*02:01:01:01, который характерен для русского человека, и α3 домен Н2-К комплекса мыши. Линейный фрагмент из ДНК-конструкции будет в дальнейшем использован для получения линии гуманизированных трансгенных мышей.

The containment of lethal acute lung injuries, acute respiratory distress syndrome (ARDS) and cytokine storm arising from severe interstitial pathology, including COVID-19, requires an efficient design and therapeutic implementation of new drugs and biomedical technologies. This demand calls for adequate biomodels in preclinical research and trial. Genetic variations between ethnic groups condition the specific mechanisms of drug efficiency. Modelling this population-specific genetic polymorphism allows a comprehensive research into the molecular bases of pharmacological action, also in immune biology. The engineered chimeric molecule encodes a MHC class I product that combines human ß2-microglobulin, the α1 and α2 domains of Russian ethnic allelic variant HLA-A*02:01:01:01 and murine H2-K complex α3 domain. The linear chimeric gene fragment will be used to obtain humanised lineages of transgenic mice.

генно-инженерная конструкцияHLA-A*02:01:01:01 русского человекатрансгенозгуманизированные трансгенные мышиАвторы выражают искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории трансплантационной иммунологии ФГБУ «НМИЦ гематологии» и её заведующему Ефимову Григорию Александровичу за помощь в отборе доноров и предоставлении образцов плазмы кровиThe authors are sincerely grateful to staff of the Laboratory of Transplant Immunology at the National Medical Research Centre of Haematology and head of laboratory Efimov Grigory Alexandrovich for assistance in donor selection and provision of blood plasma samplesReferencesДуля М.С., Каркищенко В.Н., Хвостов Д.В., Агельдинов Р.А., Каркищенко Н.Н. Цитокиновый профиль лабораторных инбредных и трансгенных мышей в оценке иммунологического статуса и поиске новых фармакологических регуляторов. Биомедицина. 2019;15(2):54-62. DOI: 10.33647/2074-5982-15-2-54-62.Dulya M.S., Karkischenko V.N., Khvostov D.V., Ageldinov R.A., Karkischenko N.N. Tsitokinovyy profil’ laboratornykh inbrednykh i transgennykh myshey v otsenke immunologicheskogo statusa i poiske novykh farmakologicheskikh regulyatorov [Cytokine Profile of Laboratory Inbred and Transgenic Mice in the Evaluation of the Immunological Status and Search for New Pharmacological Regulators]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2019; 15(2):54-62. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-15-2-54-62.Каркищенко В.Н., Болотских Л.А., Капанадзе Г.Д., Каркищенко Н.Н., Колоскова Е.М., Максименко С.В., Матвеенко Е.Л., Петрова Н.В., Рябых В.П., Ревякин А.О., Станкова Н.В., Семенов Х.Х. Создание линий трансгенных животных-моделей с генами человека NAT1 и NAT2. Биомедицина. 2016;1:74-84.Karkischenko V.N., Bolotskikh L.A., Kapanadze G.D., Karkischenko N.N., Koloskova E.M., Maksimenko S.V., Matveyenko E.L., Petrova N.V., Ryabykh V.P., Revyakin A.O., Stankova N.V., Semenov Kh.Kh. Sozdaniye liniy transgennykh zhivot-nykh-modeley s genami cheloveka NAT1 i NAT2 [Creation of lines of transgenic animal models with human genes NAT1 and NAT2]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2016;1:74-84. (In Russian).Каркищенко В.Н., Помыткин И.А., Скворцова В.И. Опиоидэргическая система иммунных клеток: новая фармакологическая мишень в терапии «цитокинового шторма». Биомедицина. 2020;16(4):14-23. DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-14-23.Karkischenko V.N., Pomytkin I.A., Skvortsova V.I. Opioidergicheskaya sistema immunnykh kletok: no-vaya farmakologicheskaya mishen’ v terapii «tsitokinovogo shtorma» [The Opioidergic System of Immune Cells: A New Pharmacological Target in the Therapy of “Cytokine Storm”]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2020;16(4):14-23. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-14-23.Каркищенко В.Н., Рябых В.П., Болотских Л.А., Семенов Х.Х., Капанадзе Г.Д., Петрова Н.В., Езерский В.А., Жукова О.Б., Колоскова Е.М., Максименко С.В., Столярова В.Н., Трубицына Т.П. Физиолого-эмбриологические аспекты создания трансгенных мышей с интегрированными генами NAT1 и NAT2 человека. Биомедицина. 2016;1:52-65.Karkischenko V.N., Ryabykh V.P., Bolotskikh L.A., Semenov Kh.Kh., Kapanadze G.D., Petrova N.V., Ezerskiy V.A., Zhukova O.B., Koloskova E.M., Maksimenko S.V., Stolyarova V.N., Trubitsyna T.P. Fiziologo-embriologicheskiye aspekty sozdaniya transgennykh myshey s integrirovannymi genami NAT1 i NAT2 cheloveka [Physiological and embryological aspects of creating transgenic mice with integrated human NAT1 and NAT2 genes]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2016;1:52-65. (In Russian).Каркищенко В.Н., Рябых В.П., Каркищенко Н.Н., Дуля М.С., Езерский В.А., Колоскова Е.М., Лазарев В.Н., Максименко С.В., Петрова Н.В., Столярова В.Н., Трубицына Т.П. Молекулярногенетические аспекты технологии получения трансгенных мышей с интегрированными генами N - ацетилтрансферазы (NAT1 и NAT2) человека. Биомедицина. 2016;1:4-17.arkischenko V.N., Ryabykh V.P., Karkischenko N.N., Dulya M.S., Ezerskiy V.A., Koloskova E.M., Lazarev V.N., Maksimenko S.V., Petrova N.V., Stolyarova V.N., Trubitsyna T.P. Molekulyarno-geneticheskie aspekty tekhnologii polucheniya transgennykh myshej s in-tegrirovannymi genami N-atsetiltransferazy (NAT1 i NAT2) cheloveka [Molecular and genetic aspects of the technology for producing transgenic mice with integrated genes of human N-acetyltransferase (NAT1 and NAT2)]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2016;1:4-17. (In Russian).Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т. 2. Классика и альтернативы фармакотоксикологии. М.: Изд-во ВПК, 2007:448.Karkischenko N.N. Al’ternativy biomeditsiny. T. 2. Klassika i al’ternativy farmakotoksikologii [Biomedicine alternatives. Vol. 2. Classics and alternatives of pharmacotoxicology]. Moscow: Izdatel’stvo VPK, 2007:448. (In Russian).Каркищенко Н.Н., Петрова Н.В., Слободенюк В.В. Высокоспецифичные видовые праймеры к генам Nat1 и Nat2 для сравнительных исследований у человека и лабораторных животных. Биомедицина. 2014;1(2):4-24.Karkischenko N.N., Petrova N.V., Slobodenyuk V.V. Vysokospetsifichnye vidovye prajmery k genam Nat1 i Nat2 dlya sravnitel’nykh issledovanij u cheloveka i laboratornykh zhivotnykh [Highly specific species primers for the Nat1 and Nat2 genes for comparative studies in humans and laboratory animals]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2014;1(2):4-24. (In Russian).Каркищенко Н.Н., Рябых В.П., Каркищенко В.Н., Колоскова Е.М. Создание гуманизированных мышей для фармакотоксикологических исследований (успехи, неудачи и перспективы). Биомедицина. 2014;1(3):4-22.Karkischenko N.N., Ryabykh V.P., Karkischenko V.N., Koloskova E.M. Sozdanie guman-izirovannykh myshey dlya farmakotoksikologicheskikh issledovaniy (uspekhi, neudachi i perspektivy) [Creation of humanized mice for pharmacotoxicological research (successes, failures and prospects)]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2014;1(3):4-22. (In Russian).Помыткин И.А., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Нестеров М.С., Петрова Н.В. Модель фатального острого поражения легких и острого респираторного дистресс-синдрома. Биомедицина. 2020;16(4):24-33. DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-24-33.Pomytkin I.A., Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Nesterov M.S., Petrova N.V. Model’ fa-tal’nogo ostrogo porazheniya legkikh i ostrogo respiratornogo distress-sindroma [A Model of Fatal Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2020;16(4):24-33. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-24-33.Ali M.K., Shah D.J., del Rio C. Preparing Primary Care for COVID-20. J. Gen Intern. Med. 2020. DOI: 10.1007/s11606-020-05945-5.Ali M.K., Shah D.J., del Rio C. Preparing Primary Care for COVID-20. J. Gen Intern. Med. 2020. DOI: 10.1007/s11606-020-05945-5.Arnold B., Hammerling G.J. MHC class-I transgenic mice. Annu. Rev. Immunol. 1991;9:297-322. DOI: 10.1146/annurev.iy.09.040191.001501.Arnold B., Hammerling G.J. MHC class-I transgenic mice. Annu. Rev. Immunol. 1991;9:297-322. DOI: 10.1146/annurev.iy.09.040191.001501.Cohen J. The coronavirus may sometimes slip its genetic material into human chromosomes — but what does that mean? Science. 2020. DOI:10.1126/science.abg2000.Cohen J. The coronavirus may sometimes slip its genetic material into human chromosomes — but what does that mean? Science. 2020. DOI:10.1126/science.abg2000.de Abreu M.S., Giacomini A.C.V., Genario R., Dos Santos B.E., da Rosa L.G., Demin K.A., et al. Neuropharmacology, pharmacogenetics and pharmacogenomics of aggression: The zebrafish model. Pharmacol. Res. 2019;141:602-608. DOI: 10.1016/j.phrs.2019.01.044.de Abreu M.S., Giacomini A.C.V., Genario R., Dos Santos B.E., da Rosa L.G., Demin K.A., et al. Neuropharmacology, pharmacogenetics and pharmacogenomics of aggression: The zebrafish model. Pharmacol. Res. 2019;141:602-608. DOI: 10.1016/j.phrs.2019.01.044.Engelhard V.H., Lacy E., Ridge J.P. Influenza A-specific, HLA-A2.1 restricted cytotoxic T lymphocytes from HLA-A2.1 transgenic mice recognize fragments of the M1 protein. J. Immunol. 1991;146:1226-1232.Engelhard V.H., Lacy E., Ridge J.P. Influenza A-specific, HLA-A2.1 restricted cytotoxic T lymphocytes from HLA-A2.1 transgenic mice recognize fragments of the M1 protein. J. Immunol. 1991;146:1226-1232.Gray S.J., Foti S.B., Schwartz J.W., Bachaboina L., Taylor-Blake B., Coleman J., et al. Optimizing promoters for recombinant adeno-associated virus-mediated gene expression in the peripheral and central nervous system using self-complementary vectors. Hum. Gene Ther. 2011;22(9):1143-1153. DOI: 10.1089/hum.2010.245.Gray S.J., Foti S.B., Schwartz J.W., Bachaboina L., Taylor-Blake B., Coleman J., et al. Optimizing promoters for recombinant adeno-associated virus-mediated gene expression in the peripheral and central nervous system using self-complementary vectors. Hum. Gene Ther. 2011;22(9):1143-1153. DOI: 10.1089/hum.2010.245.Kuri-Cervantes L., Pampena M.B., Meng W., Rosenfeld A.M., Ittner C.A.G., Weisman A.R., et al. Comprehensive mapping of immune perturbations associated with severe COVID-19. Sci. Immunol. 2020;5(49):eabd7114. DOI: 10.1126/sciimmunol.abd7114.Kuri-Cervantes L., Pampena M.B., Meng W., Rosenfeld A.M., Ittner C.A.G., Weisman A.R., et al. Comprehensive mapping of immune perturbations associated with severe COVID-19. Sci. Immunol. 2020;5(49):eabd7114. DOI: 10.1126/sciimmunol.abd7114.Lee Y.B., Glover C.P., Cosgrave A.S., Bienemann A., Uney J.B. Optimizing regulatable gene expression using adenoviral vectors. Exp. Physiol. 2005;90(1):33-37. DOI: 10.1113/expphysiol.2004.028209.Lee Y.B., Glover C.P., Cosgrave A.S., Bienemann A., Uney J.B. Optimizing regulatable gene expression using adenoviral vectors. Exp. Physiol. 2005;90(1):33-37. DOI: 10.1113/expphysiol.2004.028209.Man S., Ridge J.P., Engelhard V.H. Diversity and dominance among TCR recognizing HLA-A2.1+ influenza matrix peptide in human MHC class I transgenic mice. J. Immunol. 1994;153(10):4458-4467.Man S., Ridge J.P., Engelhard V.H. Diversity and dominance among TCR recognizing HLA-A2.1+ influenza matrix peptide in human MHC class I transgenic mice. J. Immunol. 1994;153(10):4458-4467.Marshall S., Madabushi R., Manolis E., Krudys K., Staab A., Dykstra K., et al. Model-Informed Drug Discovery and Development: Current Industry Good Practice and Regulatory Expectations and Future Perspectives. CPT Pharmacometrics Syst. Pharmacol. 2019;8(2):87-96. DOI: 10.1002/psp4.12372.Marshall S., Madabushi R., Manolis E., Krudys K., Staab A., Dykstra K., et al. Model-Informed Drug Discovery and Development: Current Industry Good Practice and Regulatory Expectations and Future Perspectives. CPT Pharmacometrics Syst. Pharmacol. 2019;8(2):87-96. DOI: 10.1002/psp4.12372.Pascolo S., Bervas N., Ure J.M., Smith A.G., Lemonnier F.A., Perarnau B. HLA-A2.1-restricted education and cytolytic activity of CD8(+) T lymphocytes from beta2 microglobulin (beta2m) HLA-A2.1 monochain transgenic H-2Db beta2m double knockout mice. J. Exp. Med. 1997;185(12):2043-2051. DOI: 10.1084/jem.185.12.2043.Pascolo S., Bervas N., Ure J.M., Smith A.G., Lemonnier F.A., Perarnau B. HLA-A2.1-restricted education and cytolytic activity of CD8(+) T lymphocytes from beta2 microglobulin (beta2m) HLA-A2.1 monochain transgenic H-2Db beta2m double knockout mice. J. Exp. Med. 1997;185(12):2043-2051. DOI: 10.1084/jem.185.12.2043.Perarnau B., Gillet A., Hakem R., Barad M., Lemonnier F.A. Human _2-microglobulin specifically enhances cell surface expression of HLA class I molecules in transfected murine cells. J. Immunol. 1988;141:1383-1389.Perarnau B., Gillet A., Hakem R., Barad M., Lemonnier F.A. Human _2-microglobulin specifically enhances cell surface expression of HLA class I molecules in transfected murine cells. J. Immunol. 1988;141:1383-1389.Phan V.H., Moore M.M., McLachlan A.J., Piquette-Miller M., Xu H., Clarke S.J. Ethnic differences in drug metabolism and toxicity from chemotherapy. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2009;5(3):243-257. DOI: 10.1517/17425250902800153.Phan V.H., Moore M.M., McLachlan A.J., Piquette-Miller M., Xu H., Clarke S.J. Ethnic differences in drug metabolism and toxicity from chemotherapy. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2009;5(3):243-257. DOI: 10.1517/17425250902800153.Pooladanda V., Thatikonda S., Godugu C. The current understanding and potential therapeutic options to combat COVID-19. Life Sci. 2020;254:117765.Pooladanda V., Thatikonda S., Godugu C. The current understanding and potential therapeutic options to combat COVID-19. Life Sci. 2020;254:117765.Sontoredjo T.A., de Boer A., Maitlandvan der Zee A.H. Etnische farmacogenetica [Ethnicity in pharmacogenetics]. Ned Tijdschr Geneeskd. 2013;157(17):A6118.Sontoredjo T.A., de Boer A., Maitland-van der Zee A.H. Etnische farmacogenetica [Ethnicity in pharmacogenetics]. Ned Tijdschr Geneeskd. 2013;157(17):A6118.Takaki T., Marron M.P., Mathews C.E., Guttmann S.T., Bottino R., Trucco M., et al. HLA-A*0201-Restricted T Cells from Humanized NOD Mice Recognize Autoantigens of Potential Clinical Relevance to Type 1 Diabetes. J. Immunol. 2006;176:3257-3265.Takaki T., Marron M.P., Mathews C.E., Guttmann S.T., Bottino R., Trucco M., et al. HLA-A*0201-Restricted T Cells from Humanized NOD Mice Recognize Autoantigens of Potential Clinical Relevance to Type 1 Diabetes. J. Immunol. 2006;176:3257-3265.Zhang L., Richards A., Khalil A., Wogram E., Ma H., Young R.A., et al. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv. The preprint server for biology. 2020. DOI: 10.1101/2020.12.12.422516.Zhang L., Richards A., Khalil A., Wogram E., Ma H., Young R.A., et al. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv. The preprint server for biology. 2020. DOI: 10.1101/2020.12.12.422516.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.