[go: up one dir, main page]

RU2815935C1 - Method for controlling insulin secretion by pancreatic β-cells using thermogenetics - Google Patents

Method for controlling insulin secretion by pancreatic β-cells using thermogenetics Download PDF

Info

Publication number
RU2815935C1
RU2815935C1 RU2022125718A RU2022125718A RU2815935C1 RU 2815935 C1 RU2815935 C1 RU 2815935C1 RU 2022125718 A RU2022125718 A RU 2022125718A RU 2022125718 A RU2022125718 A RU 2022125718A RU 2815935 C1 RU2815935 C1 RU 2815935C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
langerhans
islets
insulin secretion
heating
Prior art date
Application number
RU2022125718A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Вадимович Белоусов
Андрей Александрович Можаев
Александр Владимирович Балацкий
Александр Александрович Ланин
Семен Сергеевич Сабинин
Алексей Михайлович Нестеренко
Андрей Борисович Федотов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2815935C1 publication Critical patent/RU2815935C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: disclosed is a method for increasing insulin secretion β-cells of pancreatic islets of Langerhans by means of thermogenetics. In β-cells deliver a genetic construct containing a promoter specific for them and a gene of human thermally activated channel TRPV1. Then β-cells are heated in a PCR machine with a certain mode of heating and cooling cycles.
EFFECT: invention enables non-invasive stimulation β-cells of pancreatic islets of Langerhans and stimulate insulin secretion.
3 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Представленное изобретение относится к области медицины и биотехнологии, а именно к технологиям управления активностью возбудимых тканей, и может применяться для управления секрецией инсулина β-клетками поджелудочной железы.The presented invention relates to the field of medicine and biotechnology, namely to technologies for controlling the activity of excitable tissues, and can be used to control insulin secretion by pancreatic β-cells.

Уровень техникиState of the art

Свыше трехсот миллионов людей в мире болеют сахарным диабетом - комплексным заболеванием, связанным с нарушением усвоения глюкозы. Следствием заболевания является гипергликемия, приводящая к дезорганизации всех основных видов обмена веществ: углеводного, белкового, липидного и водно-солевого.More than three hundred million people in the world suffer from diabetes mellitus, a complex disease associated with impaired glucose absorption. The consequence of the disease is hyperglycemia, leading to disorganization of all main types of metabolism: carbohydrate, protein, lipid and water-salt.

В основе патогенетического механизма развития диабета первого типа лежит недостаточность синтеза и секреции инсулина эндокринными клетками поджелудочной железы (β-клетки поджелудочной железы), вызванная их разрушением в результате воздействия тех или иных факторов (вирусная инфекция, стресс, аутоиммунная агрессия и другие). Распространенность сахарного диабета первого типа достигает 10-15 % всех случаев сахарного диабета. Это заболевание характеризуется проявлением основных симптомов в детском или подростковом возрасте, быстрым развитием осложнений на фоне декомпенсации углеводного обмена. Основным методом лечения являются инъекции инсулина, нормализующие обмен веществ организма. В отсутствие лечения диабет первого типа быстро прогрессирует и приводит к возникновению тяжелых осложнений, таких как кетоацидоз и диабетическая кома.The pathogenetic mechanism for the development of type 1 diabetes is the insufficiency of insulin synthesis and secretion by endocrine cells of the pancreas (pancreatic β-cells), caused by their destruction as a result of exposure to certain factors (viral infection, stress, autoimmune aggression, and others). The prevalence of type 1 diabetes reaches 10-15% of all cases of diabetes. This disease is characterized by the manifestation of the main symptoms in childhood or adolescence, the rapid development of complications against the background of decompensation of carbohydrate metabolism. The main treatment method is insulin injections, which normalize the body's metabolism. If left untreated, type 1 diabetes progresses rapidly and leads to severe complications such as ketoacidosis and diabetic coma.

Основой патогенеза диабета второго типа является снижение чувствительности инсулинозависимых тканей к действию инсулина (инсулинорезистентность). В начальной стадии болезни инсулин синтезируется в обычных или даже повышенных количествах. Диета и снижение массы тела пациента на начальных стадиях болезни помогают нормализовать углеводный обмен, восстановить чувствительность тканей к действию инсулина и снизить синтез глюкозы на уровне печени. Однако в ходе прогрессирования заболевания биосинтез инсулина β-клетками поджелудочной железы снижается, что делает необходимым назначение заместительной гормональной терапии препаратами инсулина. Диабет второго типа составляет 85-90% всех случаев сахарного диабета у взрослого населения и наиболее часто проявляется среди лиц старше 40 лет, как правило, сопровождается ожирением. Заболевание развивается медленно, течение легкое. В клинической картине преобладают сопутствующие симптомы; кетоацидоз развивается редко. Стойкая гипергликемия с годами приводит к развитию микро- и макроангиопатии, нефро- и нейропатии, ретинопатии и других осложнений.The basis of the pathogenesis of type 2 diabetes is a decrease in the sensitivity of insulin-dependent tissues to the action of insulin (insulin resistance). In the initial stage of the disease, insulin is synthesized in normal or even increased quantities. Diet and weight loss of the patient in the initial stages of the disease help normalize carbohydrate metabolism, restore tissue sensitivity to the action of insulin and reduce glucose synthesis at the liver level. However, as the disease progresses, insulin biosynthesis by pancreatic β-cells decreases, which makes it necessary to prescribe hormone replacement therapy with insulin preparations. Type 2 diabetes accounts for 85-90% of all cases of diabetes mellitus in adults and is most common among people over 40 years of age, usually accompanied by obesity. The disease develops slowly and is mild. The clinical picture is dominated by accompanying symptoms; ketoacidosis develops rarely. Persistent hyperglycemia over the years leads to the development of micro- and macroangiopathy, nephro- and neuropathy, retinopathy and other complications.

Кроме этого, существует еще несколько видов диабета, таких как MODY-диабет и гестационный сахарный диабет, но все они клинически проявляются гипергликемией и мочеизнурением.In addition, there are several other types of diabetes, such as MODY diabetes and gestational diabetes, but all of them are clinically manifested by hyperglycemia and diabetes.

В настоящее время лечение сахарного диабета в подавляющем большинстве случаев является симптоматическим и направлено на устранение имеющихся симптомов без устранения причины заболевания, так как эффективного лечения диабета еще не разработано. Основными задачами при лечении сахарного диабета являются: компенсация углеводного обмена, профилактика и лечение осложнений, нормализация массы тела. Компенсация углеводного обмена достигается двумя путями: путем обеспечения клеток инсулином, различными способами в зависимости от типа диабета, и путем обеспечения равномерного одинакового поступления углеводов, что достигается соблюдением диеты.Currently, treatment of diabetes mellitus in the vast majority of cases is symptomatic and is aimed at eliminating existing symptoms without eliminating the cause of the disease, since an effective treatment for diabetes has not yet been developed. The main objectives in the treatment of diabetes mellitus are: compensation of carbohydrate metabolism, prevention and treatment of complications, normalization of body weight. Compensation of carbohydrate metabolism is achieved in two ways: by providing cells with insulin, in different ways depending on the type of diabetes, and by ensuring a uniform, equal supply of carbohydrates, which is achieved by following a diet.

В случае применения медикаментозной терапии с целью стимуляции секреции β-клетками поджелудочной железы дополнительного инсулина и восстановления нормальной концентрации глюкозы в крови используются различные пероральные сахароснижающие препараты:In the case of drug therapy to stimulate the secretion of additional insulin by pancreatic β-cells and restore normal blood glucose concentrations, various oral hypoglycemic drugs are used:

- Производные сульфонилмочевины (Толбутамид, Карбутамид, Хлорпропамид, Глибенкламид, Глипизид, Гликлазид, Гликвидон, Глимепирид) повышающие секрецию инсулина бета-клетками поджелудочной железы.- Sulfonylurea derivatives (Tolbutamide, Carbutamide, Chlorpropamide, Glibenclamide, Glipizide, Gliclazide, Gliquidone, Glimepiride) increase insulin secretion by beta cells of the pancreas.

- Прандиальные регуляторы гликемии (Репаглинид, Натеглинид) являющиеся секретагогами, обладающими быстрым всасыванием и коротким периодом сахаропонижающего действия.- Prandial glycemic regulators (Repaglinide, Nateglinide) are secretagogues with rapid absorption and a short period of hypoglycemic action.

- Бигуаниды (метформин) снижающие абсорбцию глюкозы в кишечнике и ее производство в печени, а также повышающие чувствительность тканей к действию инсулина.- Biguanides (metformin) reduce the absorption of glucose in the intestine and its production in the liver, as well as increase the sensitivity of tissues to the action of insulin.

- Тиазолидиндионы (росиглитазон, пиоглитазон) стимулирующие генетические механизмы, участвующие в метаболизме глюкозы, а также повышающие чувствительность тканей к глюкозе.- Thiazolidinediones (rosiglitazone, pioglitazone) stimulate genetic mechanisms involved in glucose metabolism, as well as increase tissue sensitivity to glucose.

- Ингибиторы α-гликозидазы (акарбоза) угнетающие кишечные ферменты, расщепляющие сложные углеводы до глюкозы, тем самым снижающие всасываемость глюкозы на уровне кишечника.- α-glycosidase inhibitors (acarbose) inhibit intestinal enzymes that break down complex carbohydrates into glucose, thereby reducing the absorption of glucose at the intestinal level.

При неэффективности данных препаратов назначается заместительная инсулинотерапия.If these drugs are ineffective, insulin replacement therapy is prescribed.

Продукция гормона инсулина осуществляется β-клетками эндокринной части поджелудочной железы и наличие инструмента управления их активностью имеет важнейшее значение для лечения сахарного диабета. Активация клеток регулируется деполяризацией мембраны с последующим входом кальция в цитоплазму, где кальций является вторичным мессенджером в регуляции их метаболизма. Существует необходимость в методах, позволяющих управлять концентрацией кальция на внутриклеточном уровне. Однако в настоящий момент такие технологии практически отсутствуют, а имеющиеся подходы обладают недостатками, ограничивающими их широкое применение.The production of the hormone insulin is carried out by β-cells of the endocrine part of the pancreas, and the presence of a tool for controlling their activity is of utmost importance for the treatment of diabetes mellitus. Cell activation is regulated by membrane depolarization followed by the entry of calcium into the cytoplasm, where calcium is a second messenger in the regulation of their metabolism. There is a need for methods to control calcium concentration at the intracellular level. However, at the moment, such technologies are practically absent, and the existing approaches have disadvantages that limit their widespread use.

Из уровня техники известны решения, позволяющие управлять секрецией инсулина β-клетками с применением методов оптогенетики. В статье Reinbothe с соавторами [Reinbothe TM, Safi F, Axelsson AS, Mollet IG, Rosengren AH. Optogenetic control of insulin secretion in intact pancreatic islets with β-cell-specific expression of Channelrhodopsin-2. Islets. 2014; 6(1):e28095. doi: 10.4161/isl.28095. PMID: 25483880; PMCID: PMC4593566] описан подход, основанный на оптогенетике, который позволяет проводить специфическое исследование β-клеток в островках Лангерганса. Авторы использовали трансгенных мышей, экспрессирующих светочувствительный катионный канал каналородапсин-2 (ChR2) под контролем промотора инсулина. Световая стимуляция островков трансгенных мышей ChR2 вызывала быстрое увеличение внутриклеточного кальция и усиливала секрецию инсулина в островках. β-клетки мышей, страдающих диабетом на диете с высоким содержанием жиров, демонстрировали 3,5-кратное увеличение индуцированного светом притока кальция по сравнению с мышами на контрольной диете. Кроме того, свет индуцировал повышение секреции инсулина.Solutions are known from the prior art that make it possible to control insulin secretion by β-cells using optogenetics methods. In the article by Reinbothe and co-authors [Reinbothe TM, Safi F, Axelsson AS, Mollet IG, Rosengren AH. Optogenetic control of insulin secretion in intact pancreatic islets with β-cell-specific expression of Channelrhodopsin-2. Islets. 2014; 6(1):e28095. doi: 10.4161/isl.28095. PMID: 25483880; PMCID: PMC4593566] describes an optogenetics-based approach that allows specific study of β-cells in the islets of Langerhans. The authors used transgenic mice expressing the light-sensitive cation channel channelhodapsin-2 (ChR2) under the control of the insulin promoter. Light stimulation of the islets of ChR2 transgenic mice caused a rapid increase in intracellular calcium and enhanced insulin secretion in the islets. β-cells from diabetic mice on a high-fat diet showed a 3.5-fold increase in light-induced calcium influx compared to mice on a control diet. In addition, light induced an increase in insulin secretion.

В исследовании Kushibiki с соавторами [Kushibiki T, Okawa S, Hirasawa T, Ishihara M. Optogenetic control of insulin secretion by pancreatic β-cells in vitro and in vivo. Gene Ther. 2015 Jul; 22(7):553-9. doi: 10.1038/gt.2015.23. Epub 2015 Mar 26. PMID: 25809465.] оценивалась способность методов оптогенетики контролировать секрецию инсулина и гомеостаз глюкозы в крови путем регулирования внутриклеточных концентраций ионов кальция в линии β-клеток поджелудочной железы мыши (MIN6), трансфицированных оптогенетическим канальным белком ChR2. Клетки MIN6, трансфицированные ChR2 (ChR2-MIN6), секретировали инсулин после облучения лазером (470 нм). Увеличение кальция сопровождалось повышенным уровнем матричных РНК, которые кодируют кальций/кальмодулинзависимую протеинкиназу II дельта и аденилатциклазу 1. Клетки ChR2-MIN6, суспендированные в матригеле, трансплантировали мышам с диабетом, индуцированным стрептозотоцином. которые затем подвергались тесту на толерантность к глюкозе. Лазерное облучение этих мышей вызывало значительное снижение уровня глюкозы в крови, а облученные имплантированные клетки экспрессировали инсулин.In a study by Kushibiki et al [Kushibiki T, Okawa S, Hirasawa T, Ishihara M. Optogenetic control of insulin secretion by pancreatic β-cells in vitro and in vivo. Gene Ther. July 2015; 22(7):553-9. doi: 10.1038/gt.2015.23. Epub 2015 Mar 26. PMID: 25809465.] assessed the ability of optogenetic methods to control insulin secretion and blood glucose homeostasis by regulating intracellular calcium ion concentrations in a mouse pancreatic β-cell line (MIN6) transfected with the optogenetic channel protein ChR2. MIN6 cells transfected with ChR2 (ChR2-MIN6) secreted insulin after laser irradiation (470 nm). The increase in calcium was accompanied by increased levels of messenger RNAs that encode calcium/calmodulin-dependent protein kinase II delta and adenylate cyclase 1. ChR2-MIN6 cells suspended in Matrigel were transplanted into streptozotocin-induced diabetic mice. which were then subjected to a glucose tolerance test. Laser irradiation of these mice caused a significant decrease in blood glucose levels, and the irradiated implanted cells expressed insulin.

Результаты демонстрируют полезность и универсальность оптогенетики для изучения механизмов гомеостаза глюкозы и для разработки методов лечения метаболических заболеваний, таких как сахарный диабет. Существенным недостатком данных подходов является использование каналородопсинов, не встречающихся у млекопитающих и вызывающих иммунную реакцию, которая в относительно короткий срок приводит к гибели клеток, экспрессирующих каналородопсины. Перспективным подходом для решения данной проблемы может являться применение термогенетических кальциевых переключателей.The results demonstrate the utility and versatility of optogenetics for studying mechanisms of glucose homeostasis and for developing treatments for metabolic diseases such as diabetes. A significant drawback of these approaches is the use of channelrhodopsins, which are not found in mammals and cause an immune reaction, which in a relatively short time leads to the death of cells expressing channelrhodopsins. A promising approach to solve this problem may be the use of thermogenetic calcium switches.

Термогенетика представляет собой подход для регуляции активности клеток с помощью термоактивируемых каналов семейства TRP (Transient Receptor Potential), применяемый как для модельных клеточных культур, так и для животных in vivo. TRP являются неселективными катионными каналами, способными при активации пропускать ионы кальция, натрия, калия и магния. Применение TRP каналов, позволяющих управлять внутриклеточной концентрацией кальция, является перспективным подходом для контроля активности клеток, в частности, секрецией инсулина β-клетками.Thermogenetics is an approach for regulating cell activity using thermally activated channels of the TRP (Transient Receptor Potential) family, used both in model cell cultures and in animals in vivo. TRPs are nonselective cation channels that, when activated, allow calcium, sodium, potassium, and magnesium ions to pass through. The use of TRP channels, which allow control of intracellular calcium concentration, is a promising approach to control cell activity, in particular, insulin secretion by β-cells.

Из уровня техники известны подходы, позволяющие управлять клетками при помощи термочувствительных ионных каналов, однако данные решения не используются для контроля активности β-клеток поджелудочной железы. Например, запатентованы способы, позволяющие стимулировать иммунные клетки с помощью экспрессии в них механо- и термочувствительных ионных каналов c последующей активацией при помощи ультразвука [патент WO2018098315A1].Approaches are known from the prior art that allow controlling cells using temperature-sensitive ion channels, but these solutions are not used to control the activity of pancreatic β-cells. For example, methods have been patented that allow stimulating immune cells by expressing mechano- and temperature-sensitive ion channels in them, followed by activation using ultrasound [patent WO2018098315A1].

Одним из представленных в научной литературе подходов, наиболее близким к заявленному нами, является неинвазивная нейромодуляция глубоких отделов мозга [Yang Y, Pacia CP, Ye D, Zhu L, Baek H, Yue Y, Yuan J, Miller MJ, Cui J, Culver JP, Bruchas MR, Chen H. Sonothermogenetics for noninvasive and cell-type specific deep brain neuromodulation. Brain Stimul. 2021 Jul-Aug; 14(4):790-800. doi: 10.1016/j.brs.2021.04.021]. В данном подходе используются термочувствительные ионные каналы TRPV1 и нагрев клеток мозга при помощи высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука. Однако, данный подход не применялся для управления активностью β-клеток поджелудочной железы.One of the approaches presented in the scientific literature, closest to what we have stated, is non-invasive neuromodulation of the deep parts of the brain [Yang Y, Pacia CP, Ye D, Zhu L, Baek H, Yue Y, Yuan J, Miller MJ, Cui J, Culver JP , Bruchas MR, Chen H. Sonothermogenetics for noninvasive and cell-type specific deep brain neuromodulation. Brain Stimul. 2021 Jul-Aug; 14(4):790-800. doi: 10.1016/j.brs.2021.04.021]. This approach uses the temperature-sensitive TRPV1 ion channel and heats brain cells using high-intensity focused ultrasound. However, this approach has not been applied to control pancreatic β-cell activity.

Управление клеточной активностью с использованием термоактивируемых каналов суперсемейства TRP является перспективным подходом, поскольку эти каналы присутствуют в организме человека, и их экспрессия не вызывает иммунного ответа. Необходимое для активации термочувствительных каналов излучение невидимо для живых организмов, что снижает уровень стресса животного в процессе стимуляции. За счет низкого поглощения собственными пигментами, инфракрасное и СВЧ излучение не вызывает фототоксических эффектов в верхних слоях тканей как в случае использования синего света для активации ChRs.Controlling cellular activity using temperature-activated channels of the TRP superfamily is a promising approach because these channels are present in the human body and their expression does not induce an immune response. The radiation required to activate the thermosensitive channels is invisible to living organisms, which reduces the animal’s stress level during the stimulation process. Due to the low absorption by its own pigments, infrared and microwave radiation does not cause phototoxic effects in the upper layers of tissues, as is the case when blue light is used to activate ChRs.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, заключается в отсутствии возможности неинвазивного управления секрецией инсулина β-клетками поджелудочной железы. Technical problem,solved by the present invention is the absence of the possibility of non-invasive control of insulin secretion by pancreatic β-cells.

При решении заявленной технической проблемы достигается следующие технические результаты: возможность неинвазивного управления секрецией инсулина β-клетками отдельных островков Лангерганса поджелудочной железы при помощи нагрева.When solving the stated technical problem, the following technical results are achieved: the possibility of non-invasive control of insulin secretion by β-cells of individual islets of Langerhans of the pancreas using heating.

Для решения заявленной технической проблемы и достижения заявленного технического результата предлагается способ управления секрецией инсулина β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы с использованием подходов термогенетики, включающие в себя следующие действия:To solve the stated technical problem and achieve the stated technical result, a method is proposed for controlling insulin secretion by β-cells of the islets of Langerhans of the pancreas using thermogenetics approaches, including the following actions:

- создание генетических конструкций, содержащих в своем составе специфический для β-клеток промотер и гены термически активируемых каналов суперсемейства TRP;- creation of genetic constructs containing a β-cell-specific promoter and genes for thermally activated channels of the TRP superfamily;

- доставку указанных конструкций с помощью аденоассоциированных вирусов в β-клетки островков Лангерганса для последующей экспрессии соответствующего канала;- delivery of these constructs using adeno-associated viruses into β-cells of the islets of Langerhans for subsequent expression of the corresponding channel;

- нагрев β-клеток выделенных островков Лангерганса поджелудочной железы при помощи импульсов заданной частоты или в постоянном режиме, с помощью инфракрасного (ИК) лазера или сфокусированного ультразвука.- heating of β-cells of the isolated islets of Langerhans of the pancreas using pulses of a given frequency or in a constant mode, using an infrared (IR) laser or focused ultrasound.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Изобретение поясняется фигурами, где представлены:The invention is illustrated by figures, which show:

Фиг. 1. Карта генетической конструкции на основе плазмиды AAV, содержащей специфичный для β-клеток промотор Ins2, а также последовательность человеческого термически активируемого канала TRPV1 с сигнальным пептидом FLAG-tag.Fig. 1. Map of the genetic construct based on the AAV plasmid containing the β-cell-specific Ins2 promoter, as well as the sequence of the human thermally activated TRPV1 channel with the FLAG-tag signal peptide.

Фиг. 2. Результаты нагрева отдельных островков Лангерганса трансдуцированных конструкцией AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG. Нагрев осуществляется в режиме цикл1 (20 минут 37C ,(1 минута 43C, 1 минута 37C) х10), цикл 2 (20 минут 37C ,(10 секунд 43C, 50 секунд 37C) х20.Fig. 2. Results of heating individual islets of Langerhans transduced with the AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG construct. Heating is carried out in the mode cycle 1 (20 minutes 37C, (1 minute 43C, 1 minute 37C) x10), cycle 2 (20 minutes 37C, (10 seconds 43C, 50 seconds 37C) x20.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

В общем виде способ управления секрецией инсулина β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы с использованием подходов термогенетики, включает следующие этапы:In general, the method of controlling insulin secretion by β-cells of the islets of Langerhans of the pancreas using thermogenetics approaches includes the following steps:

- создание генетической конструкции, с помощью клонирования в коммерчески доступный вектор специфичного для β-клеток промотера, гена термически активируемого канала, а также последовательности сигнального пептида FLAG, необходимой для идентификации TRPV1 при помощи иммуногистохимии;- creation of a genetic construct by cloning into a commercially available vector a β-cell specific promoter, a thermally activated channel gene, as well as the FLAG signal peptide sequence necessary for identifying TRPV1 using immunohistochemistry;

- наработку полученной генетической конструкции при помощи трансформации бактерий E. coli с последующим их наращиванием и выделением плазмидной ДНК;- development of the resulting genetic construct using the transformation of E. coli bacteria with their subsequent expansion and isolation of plasmid DNA;

- генерацию вирусного вектора, подходящего для доставки генетической конструкции в β-клетки;- generation of a viral vector suitable for delivery of the genetic construct into β-cells;

- доставку генетической конструкции посредством трансдукции β-клеток островков Лангерганса;- delivery of the genetic construct through transduction of β-cells of the islets of Langerhans;

- бесконтактное термическое воздействие на выделенные островки Лангерганса при помощи ИК лазера или высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука с контролем концентрации инсулина.- non-contact thermal impact on the isolated islets of Langerhans using an IR laser or high-intensity focused ultrasound with control of insulin concentration.

ПримерыExamples

Пример 1. Управление секрецией инсулина β-клетками островков Лангерганса при помощи термогенетики. Example 1. Control of insulin secretion by β-cells of the islets of Langerhans using thermogenetics.

Создание и наработка генетической конструкции, генерация вирусного вектораCreation and development of a genetic construct, generation of a viral vector

Для создания генетических конструктов пользовались методом AQUA cloning (Beyer et al., 2015). В качестве основы для клонирования была взята плазмида AAV, в которую были клонированы специфичный для β-клеток промотер Ins2, последовательность человеческого термически активируемого канала TRPV1, а также последовательность сигнального пептида FLAG, необходимого для идентификации TRPV1 при помощи иммуногистохимии. Карта полученной конструкции AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG приведена на фиг. 1. Аденоассоциированные вирусы серотипа PHP.S, несущие конструкцию AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG, были сгенерированы при помощи коммерчески доступного сервиса.To create genetic constructs, we used the AQUA cloning method (Beyer et al., 2015). The basis for cloning was the AAV plasmid, into which the β-cell-specific Ins2 promoter, the sequence of the human heat-activated channel TRPV1, and the sequence of the FLAG signal peptide necessary for identifying TRPV1 using immunohistochemistry were cloned. A map of the resulting AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG construct is shown in Fig. 1. Adeno-associated viruses of the PHP.S serotype carrying the AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG construct were generated using a commercially available service.

Выделение и трансдукция островков ЛангергансаIsolation and transduction of islets of Langerhans

Выделения островков Лангерганса проводили на мышах в возрасте от 2 до 3 месяцев с использованием модифицированной версии метода опубликованного Stull с соавторами [Stull ND, Breite A, McCarthy R, Tersey SA, Mirmira RG. Mouse islet of Langerhans isolation using a combination of purified collagenase and neutral protease. J Vis Exp. 2012 Sep 7; (67):4137. doi: 10.3791/4137. PMID: 22987198; PMCID: PMC3490250].Isolations of the islets of Langerhans were performed in mice aged 2 to 3 months using a modified version of the method published by Stull et al [Stull ND, Breite A, McCarthy R, Tersey SA, Mirmira RG. Mouse islet of Langerhans isolation using a combination of purified collagenase and neutral protease. J Vis Exp. 2012 Sep 7; (67):4137. doi: 10.3791/4137. PMID: 22987198; PMCID: PMC3490250].

Выделение проводили по следующему протоколу:Isolation was carried out according to the following protocol:

На первом этапе мышь подвергалась эвтаназии посредством помещения в камеру с высоким содержанием углекислого газа. Для получения доступа к поджелудочной железе под операционным микроскопом выполнялся V образный разрез кожи и брюшной стенки. Во избежание излишнего попадания крови в изъятую поджелудочную железу производился разрез нижней полой вены и отбор крови. Далее зажимом перекрывался общий печеночный проток. В районе впадения поджелудочного протока в двенадцатиперстную кишку под протоком с помощью пинцета производили разрыв соединительных тканей и в полученное отверстие продевали нить, делали петлю. С помощью маленьких очень острых ножниц разрезали место впадения поджелудочного протока в двенадцатиперстную кишку. В полученное отверстие вводили иглу 31G на 0.5-1 см и затягивали петлю. К игле присоединялась трубка со шприцом, наполненным холодным раствором коллагеназы XI (Sigma , C7657, США) объемом 2 мл концентрации 1,5 мг/мл. Далее поджелудочная железа извлекалась и помещалась в 4 мл раствора коллагеназы, инкубировалась на водяной бане при +37С в течение 15 минут. После инкубации к поджелудочной железе добавляли раствор Кребса-Рингера бикарбонатный с добавлением HEPES (KRBH) с 0,3% бычьего сывороточного альбумина (БСА) и интенсивно трясли 15 раз для диссоциации поджелудочной железы. Полученную суспензию центрифугировали 1 минуту при 400 G, супернатант сливали, к осадку добавляли 20 мл KRBH с 0,3% БСА. Два-три раза интенсивно разбивали осадок пипетированием серологической пипеткой. Затем клеточная суспензия пропускалась через сетку с размером ячеек 0,5 мм, центрифугировали 1 минуту при 400 G. Далее проводилось разделение с помощью градиента плотности, полученный осадок ресуспезировали в 10 мл раствора для выделения лимфоцитов плотностью 1,077 г/мл (Capricorn scientific, Германия). Сверху наслаивали KRBH и центрифугировали 20 минут при 900 G. На границе растворов собирали островки Лангерганса с помощью серологической пипетки и пропускали через фильтр с ячейками 40 мкм. Отмывали островки Лангерганса с помощью среды RPMI 1640 с добавлением антибиотика, глутамина и 10 % фетальной бычьей сыворотки в чашку петри диаметром 60 мм. На заключительном этапе островки Лангерганса с нормальной физиологией отбирались вручную и переносились по 25-30 штук в одну лунку 12 луночного планшета без покрытия поверхности для дальнейшей культивации.In the first stage, the mouse was euthanized by placing it in a chamber with a high carbon dioxide content. To gain access to the pancreas, a V-shaped incision in the skin and abdominal wall was made under an operating microscope. To avoid excessive blood entering the removed pancreas, an incision was made in the inferior vena cava and blood was collected. Next, the common hepatic duct was closed with a clamp. In the area where the pancreatic duct flows into the duodenum, under the duct, the connective tissues were ruptured using tweezers and a thread was threaded into the resulting hole and a loop was made. Using small, very sharp scissors, the junction of the pancreatic duct and the duodenum was cut. A 31G needle was inserted into the resulting hole 0.5-1 cm and the loop was tightened. A tube with a syringe filled with a cold solution of collagenase XI (Sigma, C7657, USA) with a volume of 2 ml and a concentration of 1.5 mg/ml was attached to the needle. Next, the pancreas was removed and placed in 4 ml of collagenase solution, incubated in a water bath at +37C for 15 minutes. After incubation, Krebs-Ringer bicarbonate solution supplemented with HEPES (KRBH) with 0.3% bovine serum albumin (BSA) was added to the pancreas and vigorously shaken 15 times to dissociate the pancreas. The resulting suspension was centrifuged for 1 minute at 400 G, the supernatant was drained, and 20 ml of KRBH with 0.3% BSA was added to the sediment. The sediment was intensively broken up two or three times by pipetting with a serological pipette. Then the cell suspension was passed through a mesh with a mesh size of 0.5 mm, centrifuged for 1 minute at 400 G. Next, separation was carried out using a density gradient, the resulting sediment was resuspended in 10 ml of a solution for isolating lymphocytes with a density of 1.077 g/ml (Capricorn scientific, Germany) . KRBH was layered on top and centrifuged for 20 minutes at 900 G. Langerhans islets were collected at the solution interface using a serological pipette and passed through a 40-μm filter. The islets of Langerhans were washed using RPMI 1640 medium with the addition of an antibiotic, glutamine and 10% fetal bovine serum in a petri dish with a diameter of 60 mm. At the final stage, islets of Langerhans with normal physiology were selected manually and transferred 25-30 pieces into one well of a 12-well plate without surface coating for further cultivation.

Трансдукцию аденоассоциированным вирусом в концентрации 5,2*10^13 вирусных геномов/мл, 1,5-2 мкл раствора вируса на 0,5 мл среды и 25-30 островков Лангерганса, несущим конструкцию AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG, проводили сразу после выделения. Изолированные островки культивировали при 37°С, 5% CO2 в течение 3-5 дней.Transduction with an adeno-associated virus at a concentration of 5.2*10^13 viral genomes/ml, 1.5-2 µl of a virus solution per 0.5 ml of medium and 25-30 islets of Langerhans carrying the AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG construct was carried out immediately after selection. Isolated islets were cultured at 37°C, 5% CO2 for 3-5 days.

Бесконтактное термическое воздействие на β-клетки отдельных островков Лангерганса при помощи нагрева.Non-contact thermal effect on β-cells of individual islets of Langerhans using heat.

Для управления секрецией инсулина β-клетками трансдуцированные островки Лангерганса вирусом, несущим конструкцию AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG, переносили в ПЦР пробирки для нагрева в ПЦР машине. Нагрев осуществляется в режиме цикл 1 (20 минут 37C , (1 минута 43C, 1 минута 37C) х10), цикл 2 (20 минут 37C ,(10 секунд 43C, 50 секунд 37C) х20. Измерения концентрации секретированного инсулина проводилось с помощью ИФА набора (Mercodia, Швеция).To control insulin secretion by β-cells, transduced islets of Langerhans with a virus carrying the AAV-Ins2-hTRPV1-FLAG construct were transferred to PCR tubes for heating in a PCR machine. Heating is carried out in cycle 1 (20 minutes 37C, (1 minute 43C, 1 minute 37C) x10), cycle 2 (20 minutes 37C, (10 seconds 43C, 50 seconds 37C) x20. Measurements of the concentration of secreted insulin were carried out using an ELISA kit (Mercodia, Sweden).

В проведенном эксперименте продемонстрировано, что нагрев отдельных островков Лангерганса приводит увеличению к секреции инсулина как минимум в 1,8 раза.The experiment demonstrated that heating individual islets of Langerhans leads to an increase in insulin secretion by at least 1.8 times.

--->--->

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!DOCTYPE ST26SequenceListing PUBLIC "-//WIPO//DTD Sequence Listing<!DOCTYPE ST26SequenceListing PUBLIC "-//WIPO//DTD Sequence Listing

1.3//EN" "ST26SequenceListing_V1_3.dtd">1.3//EN" "ST26SequenceListing_V1_3.dtd">

<ST26SequenceListing originalFreeTextLanguageCode="ru"<ST26SequenceListing originalFreeTextLanguageCode="en"

dtdVersion="V1_3" fileName="Способ управления секрецией инсулинаdtdVersion="V1_3" fileName="Method of controlling insulin secretion

β-клетками поджелудочной железы при помощи термогенетики..xml"β-cells of the pancreas using thermogenetics..xml"

softwareName="WIPO Sequence" softwareVersion="2.2.0"softwareName="WIPO Sequence" softwareVersion="2.2.0"

productionDate="2023-02-13">productionDate="2023-02-13">

<ApplicationIdentification> <ApplicationIdentification>

<IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode> <IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode>

<ApplicationNumberText>2022125718/20(056035)</ApplicationNumberText> <ApplicationNumberText>2022125718/20(056035)</ApplicationNumberText>

<FilingDate>2022-10-01</FilingDate> <FilingDate>2022-10-01</FilingDate>

</ApplicationIdentification> </ApplicationIdentification>

<ApplicantFileReference>2022125718/20(056035)</ApplicantFileReference <ApplicantFileReference>2022125718/20(056035)</ApplicantFileReference

>>

<EarliestPriorityApplicationIdentification> <EarliestPriorityApplicationIdentification>

<IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode> <IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode>

<ApplicationNumberText>2022125718/20(056035)</ApplicationNumberText> <ApplicationNumberText>2022125718/20(056035)</ApplicationNumberText>

<FilingDate>2022-10-01</FilingDate> <FilingDate>2022-10-01</FilingDate>

</EarliestPriorityApplicationIdentification> </EarliestPriorityApplicationIdentification>

<ApplicantName languageCode="ru">Институт биоорганической химии им. <ApplicantName languageCode="ru">Institute of Bioorganic Chemistry named after.

ак. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Российской Академииak. M.M.Shemyakin and Yu.A.Ovchinnikov of the Russian Academy

Наук</ApplicantName>Science</ApplicantName>

<ApplicantNameLatin>Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic <ApplicantNameLatin>Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic

Chemistry of the Russian Academy of Sciences</ApplicantNameLatin>Chemistry of the Russian Academy of Sciences</ApplicantNameLatin>

<InventionTitle languageCode="ru">Способ управления секрецией <InventionTitle languageCode="en">Method of secretion control

инсулина β-клетками поджелудочной железы при помощиinsulin by pancreatic β-cells using

термогенетики.</InventionTitle>thermogenetics.</InventionTitle>

<SequenceTotalQuantity>1</SequenceTotalQuantity> <SequenceTotalQuantity>1</SequenceTotalQuantity>

<SequenceData sequenceIDNumber="1"> <SequenceData sequenceIDNumber="1">

<INSDSeq> <INSDSeq>

<INSDSeq_length>6518</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>6518</INSDSeq_length>

<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>

<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>

<INSDSeq_feature-table> <INSDSeq_feature-table>

<INSDFeature> <INSDFeature>

<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>

<INSDFeature_location>1..6518</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..6518</INSDFeature_location>

<INSDFeature_quals> <INSDFeature_quals>

<INSDQualifier> <INSDQualifier>

<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>

<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>

</INSDQualifier> </INSDQualifier>

<INSDQualifier id="q4"> <INSDQualifier id="q4">

<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>

<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>

</INSDQualifier> </INSDQualifier>

</INSDFeature_quals> </INSDFeature_quals>

</INSDFeature> </INSDFeature>

</INSDSeq_feature-table> </INSDSeq_feature-table>

<INSDSeq_sequence>cctgcaggcagctgcgcgctcgctcgctcactgaggccgcccgggcaaa <INSDSeq_sequence>cctgcaggcagctgcgcgctcgctcgctcactgaggccgcccgggcaaa

gcccgggcgtcgggcgacctttggtcgcccggcctcagtgagcgagcgagcgcgcagagagggagtggccgcccgggcgtcgggcgacctttggtcgcccggcctcagtgagcgagcgagcgcgcagagagggagtggcc

aactccatcactaggggttcctgcggccgcacgcgtcggaccattaagtgccttgctgcctgaattctgcaactccatcactaggggttcctgcggccgcacgcgtcggaccattaagtgccttgctgcctgaattctgc

tttccttctacctctgagagagagctggggactcggctgagttaagaacccagctatcaattggaactgttttccttctacctctgagagagagctggggactcggctgagttaagaacccagctatcaattggaactgt

gaaacagtccaagggacaaagatactaggtccccaactgcaacttcctggggaatgatgtggaaaaatgcgaaacagtccaagggacaaagatactaggtccccaactgcaacttcctggggaatgatgtggaaaaatgc

tcagccaaggacaaagaaagcatcacccactctggaacaatgtcccctgctgtgaactggttcatcaggctcagccaaggacaaagaaagcatcacccactctggaacaatgtcccctgctgtgaactggttcatcaggc

catcagggccccttgttaagactctaattaccctaggactaagtagaggtgttgacgtccaatgagcgctcatcagggccccttgttaagactctaattaccctaggactaagtagaggtgttgacgtccaatgagcgct

ttctgcagacctagcaccagggaagtgtttggaaactgcagcttcagcccctctggccatctgctgacctttctgcagacctagcaccagggaagtgtttggaaactgcagcttcagcccctctggccatctgctgacct

accccacctggagcccttaatgggtcaaacagcaaagtccagggggcagagaggaggtgctttggtctataccccacctggagcccttaatgggtcaaacagcaaagtccagggggcagagaggaggtgctttggtctat

aaaggtagtggggacccagtaaccaccagccctaagtgatccaggatccgccaccatgaagaaatggagcaaaggtagtggggacccagtaaccaccagccctaagtgatccaggatccgccaccatgaagaaatggagc

agcacagacttgggggcagctgcggacccactccaaaaggacacctgcccagaccccctggatggagaccagcacagacttgggggcagctgcggacccactccaaaaggacacctgcccagaccccctggatggagacc

ctaactccaggccacctccagccaagccccagctctccacggccaagagccgcacccggctctttgggaactaactccaggccacctccagccaagccccagctctccacggccaagagccgcacccggctctttgggaa

gggtgactcggaggaggctttcccggtggattgccctcacgaggaaggtgagctggactcctgcccgaccgggtgactcggaggaggctttcccggtggattgccctcacgaggaaggtgagctggactcctgcccgacc

atcacagtcagccctgttatcaccatccagaggccaggagacggccccaccggtgccaggctgctgtcccatcacagtcagccctgttatcaccatccagaggccaggagacggccccaccggtgccaggctgctgtccc

aggactctgtcgccgccagcaccgagaagaccctcaggctctatgatcgcaggagtatctttgaagccgtaggactctgtcgccgccagcaccgagaagaccctcaggctctatgatcgcaggagtatctttgaagccgt

tgctcagaataactgccaggatctggagagcctgctgctcttcctgcagaagagcaagaagcacctcacatgctcagaataactgccaggatctggagagcctgctgctcttcctgcagaagagcaagaagcacctcaca

gacaacgagttcaaagaccctgagacagggaagacctgtctgctgaaagccatgctcaacctgcatgacggacaacgagttcaaagaccctgagacagggaagacctgtctgctgaaagccatgctcaacctgcatgacg

gacagaacaccaccatccccctgctcctggagatcgcgcggcaaacggacagcctgaaggagcttgtcaagacagaacaccaccatccccctgctcctggagatcgcgcggcaaacggacagcctgaaggagcttgtcaa

cgccagctacacggacagctactacaagggccagacagcactgcacatcgccatcgagagacgcaacatgcgccagctacacggacagctactacaagggccagacagcactgcacatcgccatcgagagacgcaacatg

gccctggtgaccctcctggtggagaacggagcagacgtccaggctgcggcccatggggacttctttaagagccctggtgaccctcctggtggagaacggagcagacgtccaggctgcggcccatggggacttctttaaga

aaaccaaagggcggcctggattctacttcggtgaactgcccctgtccctggccgcgtgcaccaaccagctaaaccaaagggcggcctggattctacttcggtgaactgcccctgtccctggccgcgtgcaccaaccagct

gggcatcgtgaagttcctgctgcagaactcctggcagacggccgacatcagcgccagggactcggtgggcgggcatcgtgaagttcctgctgcagaactcctggcagacggccgacatcagcgccagggactcggtgggc

aacacggtgctgcacgccctggtggaggtggccgacaacacggccgacaacacgaagtttgtgacgagcaaacacggtgctgcacgccctggtggaggtggccgacaacacggccgacaacacgaagtttgtgacgagca

tgtacaatgagattctgatcctgggggccaaactgcacccgacgctgaagctggaggagctcaccaacaatgtacaatgagattctgatcctggggggccaaactgcacccgacgctgaagctggagggagctcaccaacaa

gaagggaatgacgccgctggctctggcagctgggaccgggaagatcggggtcttggcctatattctccaggaagggaatgacgccgctggctctggcagctgggaccgggaagatcggggtcttggcctatattctccag

cgggagatccaggagcccgagtgcaggcacctgtccaggaagttcaccgagtgggcctacgggcccgtgccggggagatccaggagcccgagtgcaggcacctgtccaggaagttcaccgagtgggcctacgggcccgtgc

actcctcgctgtacgacctgtcctgcatcgacacctgcgagaagaactcggtgctggaggtgatcgcctaactcctcgctgtacgacctgtcctgcatcgacacctgcgagaagaactcggtgctggaggtgatcgccta

cagcagcagcgagacccctaatcgccacgacatgctcttggtggagccgctgaaccgactcctgcaggaccagcagcagcgagacccctaatcgccacgacatgctcttggtggagccgctgaaccgactcctgcaggac

aagtgggacagattcgtcaagcgcatcttctacttcaacttcctggtctactgcctgtacatgatcatctaagtgggacagattcgtcaagcgcatcttctacttcaacttcctggtctactgcctgtacatgatcatct

tcaccatggctgcctactacaggcccgtggatggcttgcctccctttaagatggaaaaaattggagactatcaccatggctgcctactacaggcccgtggatggcttgcctccctttaagatggaaaaaattggagacta

tttccgagttactggagagatcctgtctgtgttaggaggagtctacttctttttccgagggattcagtattttccgagttactggagagatcctgtctgtgttaggaggagtctacttctttttccgagggattcagtat

ttcctgcagaggcggccgtcgatgaagaccctgtttgtggacagctacagtgagatgcttttctttctgcttcctgcagaggcggccgtcgatgaagaccctgtttgtggacagctacagtgagatgcttttctttctgc

agtcactgttcatgctggccaccgtggtgctgtacttcagccacctcaaggagtatgtggcttccatggtagtcactgttcatgctggccaccgtggtgctgtacttcagccacctcaaggagtatgtggcttccatggt

attctccctggccttgggctggaccaacatgctctactacacccgcggtttccagcagatgggcatctatattctccctggccttgggctggaccaacatgctctactacacccgcggtttccagcagatgggcatctat

gccgtcatgatagagaagatgatcctgagagacctgtgccgtttcatgtttgtctacatcgtcttcttgtgccgtcatgatagagaagatgatcctgagagacctgtgccgtttcatgtttgtctacatcgtcttcttgt

tcgggttttccacagcggtggtgacgctgattgaagacgggaagaatgactccctgccgtctgagtccactcgggttttccacagcggtggtgacgctgattgaagacgggaagaatgactccctgccgtctgagtccac

gtcgcacaggtggcgggggcctgcctgcaggccccccgatagctcctacaacagcctgtactccacctgcgtcgcacaggtggcggggggcctgcctgcaggccccccgatagctcctacaacagcctgtactccacctgc

ctggagctgttcaagttcaccatcggcatgggcgacctggagttcactgagaactatgacttcaaggctgctggagctgttcaagttcaccatcggcatgggcgacctggagttcactgagaactatgacttcaaggctg

tcttcatcatcctgctgctggcctatgtaattctcacctacatcctcctgctcaacatgctcatcgcccttcttcatcatcctgctgctggcctatgtaattctcacctacatcctcctgctcaacatgctcatcgccct

catgggtgagactgtcaacaagatcgcacaggagagcaagaacatctggaagctgcagagagccatcacccatgggtgagactgtcaacaagatcgcacaggagagcaagaacatctggaagctgcagagagccatcacc

atcctggacacggagaagagcttccttaagtgcatgaggaaggccttccgctcaggcaagctgctgcaggatcctggacacggagaagagcttccttaagtgcatgaggaaggccttccgctcaggcaagctgctgcagg

tggggtacacacctgatggcaaggacgactaccggtggtgcttcagggtggacgaggtgaactggaccactggggtacacacctgatggcaaggacgactaccggtggtgcttcagggtggacgaggtgaactggaccac

ctggaacaccaacgtgggcatcatcaacgaagacccgggcaactgtgagggcgtcaagcgcaccctgagcctggaacaccaacgtgggcatcatcaacgaagacccgggcaactgtgaggcgtcaagcgcaccctgagc

ttctccctgcggtcaagcagagtttcaggcagacactggaagaactttgccctggtcccccttttaagagttctccctgcggtcaagcagagtttcaggcagacactggaagaactttgccctggtcccccttttaagag

aggcaagtgctcgagataggcagtctgctcagcccgaggaagtttatctgcgacagttttcagggtctctaggcaagtgctcgagataggcagtctgctcagcccgaggaagtttatctgcgacagttttcagggtctct

gaagccagaggacgctgaggtcttcaagagtcctgccgcttccggggagaaggattacaaggacgacgacgaagccagaggacgctgaggtcttcaagagtcctgccgcttccggggagaaggattacaaggacgacgac

gataaggattacaaggacgacgacgataaggattacaaggacgacgacgataagtaaagatctacgggtggataaggattacaaggacgacgacgataaggattacaaggacgacgacgataagtaaagatctacgggtg

gcatccctgtgacccctccccagtgcctctcctggccctggaagttgccactccagtgcccaccagccttgcatccctgtgacccctccccagtgcctctcctggccctggaagttgccactccagtgcccaccagcctt

gtcctaataaaattaagttgcatcattttgtctgactaggtgtccttctataatattatggggtggaggggtcctaataaaattaagttgcatcattttgtctgactaggtgtccttctataatattatggggtggaggg

gggtggtatggagcaaggggcaagttgggaagacaacctgtagggcctgcggggtctattgggaaccaaggggtggtatggagcaaggggcaagttgggaagacaacctgtagggcctgcggggtctattgggaaccaag

ctggagtgcagtggcacaatcttggctcactgcaatctccgcctcctgggttcaagcgattctcctgcctctggagtgcagtggcacaatcttggctcactgcaatctccgcctcctgggttcaagcgattctcctgcct

cagcctcccgagttgttgggattccaggcatgcatgaccaggctcagctaatttttgtttttttggtagacagcctcccgagttgttgggattccaggcatgcatgaccaggctcagctaatttttgttttttttggtaga

gacggggtttcaccatattggccaggctggtctccaactcctaatctcaggtgatctacccaccttggccgacggggtttcaccatattggccaggctggtctccaactcctaatctcaggtgatctacccaccttggcc

tcccaaattgctgggattacaggcgtgaaccactgctcccttccctgtccttctgattttgtaggtaacctcccaaattgctgggattacaggcgtgaaccactgctcccttccctgtccttctgattttgtaggtaacc

acgtgcggaccgagcggccgcaggaacccctagtgatggagttggccactccctctctgcgcgctcgctcacgtgcggaccgagcggccgcaggaacccctagtgatggagttggccactccctctctgcgcgctcgctc

gctcactgaggccgggcgaccaaaggtcgcccgacgcccgggctttgcccgggcggcctcagtgagcgaggctcactgaggccgggcgaccaaaggtcgcccgacgcccgggctttgcccgggcggcctcagtgagcgag

cgagcgcgcagctgcctgcaggggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgtgcggtatttcaccgagcgcgcagctgcctgcaggggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgtgcggtatttcac

accgcatacgtcaaagcaaccatagtacgcgccctgtagcggcgcattaagcgcggcgggtgtggtggttaccgcatacgtcaaagcaaccatagtacgcgccctgtagcggcgcattaagcgcggcgggtgtggtggtt

acgcgcagcgtgaccgctacacttgccagcgccctagcgcccgctcctttcgctttcttcccttcctttcacgcgcagcgtgaccgctacacttgccagcgccctagcgcccgctcctttcgctttcttcccttcctttc

tcgccacgttcgccggctttccccgtcaagctctaaatcgggggctccctttagggttccgatttagtgctcgccacgttcgccggctttccccgtcaagctctaaatcgggggctccctttagggttccgatttagtgc

tttacggcacctcgaccccaaaaaacttgatttgggtgatggttcacgtagtgggccatcgccctgatagtttacggcacctcgaccccaaaaaacttgatttgggtgatggttcacgtagtgggccatcgccctgatag

acggtttttcgccctttgacgttggagtccacgttctttaatagtggactcttgttccaaactggaacaaacggtttttcgccctttgacgttggagtccacgttctttaatagtggactcttgttccaaactggaacaa

cactcaaccctatctcgggctattcttttgatttataagggattttgccgatttcggcctattggttaaacactcaaccctatctcgggctattcttttgatttataagggattttgccgatttcggcctattggttaaa

aaatgagctgatttaacaaaaatttaacgcgaattttaacaaaatattaacgtttacaattttatggtgcaaatgagctgatttaacaaaaatttaacgcgaattttaacaaaatattaacgtttacaattttatggtgc

actctcagtacaatctgctctgatgccgcatagttaagccagccccgacacccgccaacacccgctgacgactctcagtacaatctgctctgatgccgcatagttaagccagccccgacacccgccaacacccgctgacg

cgccctgacgggcttgtctgctcccggcatccgcttacagacaagctgtgaccgtctccgggagctgcatcgccctgacgggcttgtctgctcccggcatccgcttacagacaagctgtgaccgtctccgggagctgcat

gtgtcagaggttttcaccgtcatcaccgaaacgcgcgagacgaaagggcctcgtgatacgcctatttttagtgtcagaggttttcaccgtcatcaccgaaacgcgcgagacgaaagggcctcgtgatacgcctattttta

taggttaatgtcatgataataatggtttcttagacgtcaggtggcacttttcggggaaatgtgcgcggaataggttaatgtcatgataataatggtttcttagacgtcaggtggcacttttcggggaaatgtgcgcggaa

cccctatttgtttatttttctaaatacattcaaatatgtatccgctcatgagacaataaccctgataaatcccctatttgtttatttttctaaatacattcaaatatgtatccgctcatgagacaataaccctgataaat

gcttcaataatattgaaaaaggaagagtatgagtattcaacatttccgtgtcgcccttattcccttttttgcttcaataatattgaaaaaggaagagtatgagtattcaacatttccgtgtcgcccttattccctttttt

gcggcattttgccttcctgtttttgctcacccagaaacgctggtgaaagtaaaagatgctgaagatcagtgcggcattttgccttcctgtttttgctcacccagaaacgctggtgaaagtaaaagatgctgaagatcagt

tgggtgcacgagtgggttacatcgaactggatctcaacagcggtaagatccttgagagttttcgccccgatgggtgcacgagtgggttacatcgaactggatctcaacagcggtaagatccttgagagttttcgccccga

agaacgttttccaatgatgagcacttttaaagttctgctatgtggcgcggtattatcccgtattgacgccagaacgttttccaatgatgagcacttttaaagttctgctatgtggcgcggtattatcccgtattgacgcc

gggcaagagcaactcggtcgccgcatacactattctcagaatgacttggttgagtactcaccagtcacaggggcaagagcaactcggtcgccgcatacactattctcagaatgacttggttgagtactcaccagtcacag

aaaagcatcttacggatggcatgacagtaagagaattatgcagtgctgccataaccatgagtgataacacaaaagcatcttacggatggcatgacagtaagagaattatgcagtgctgccataaccatgagtgataacac

tgcggccaacttacttctgacaacgatcggaggaccgaaggagctaaccgcttttttgcacaacatggggtgcggccaacttacttctgacaacgatcggaggaccgaaggagctaaccgcttttttgcacaacatgggg

gatcatgtaactcgccttgatcgttgggaaccggagctgaatgaagccataccaaacgacgagcgtgacagatcatgtaactcgccttgatcgttgggaaccggagctgaatgaagccataccaaacgacgagcgtgaca

ccacgatgcctgtagcaatggcaacaacgttgcgcaaactattaactggcgaactacttactctagcttcccacgatgcctgtagcaatggcaacaacgttgcgcaaactattaactggcgaactacttactctagcttc

ccggcaacaattaatagactggatggaggcggataaagttgcaggaccacttctgcgctcggcccttccgccggcaacaattaatagactggatggaggcggataaagttgcaggaccacttctgcgctcggcccttccg

gctggctggtttattgctgataaatctggagccggtgagcgtgggtctcgcggtatcattgcagcactgggctggctggtttattgctgataaatctggagccggtgagcgtgggtctcgcggtatcattgcagcactgg

ggccagatggtaagccctcccgtatcgtagttatctacacgacggggagtcaggcaactatggatgaacgggccagatggtaagccctcccgtatcgtagttatctacacgacggggagtcaggcaactatggatgaacg

aaatagacagatcgctgagataggtgcctcactgattaagcattggtaactgtcagaccaagtttactcaaaatagacagatcgctgagataggtgcctcactgattaagcattggtaactgtcagaccaagtttactca

tatatactttagattgatttaaaacttcatttttaatttaaaaggatctaggtgaagatcctttttgatatatatactttagattgatttaaaacttcatttttaatttaaaaggatctaggtgaagatcctttttgata

atctcatgaccaaaatcccttaacgtgagttttcgttccactgagcgtcagaccccgtagaaaagatcaaatctcatgaccaaaatcccttaacgtgagttttcgttccactgagcgtcagaccccgtagaaaagatcaa

aggatcttcttgagatcctttttttctgcgcgtaatctgctgcttgcaaacaaaaaaaccaccgctaccaaggatcttcttgagatccttttttctgcgcgtaatctgctgcttgcaaacaaaaaaaccaccgctacca

gcggtggtttgtttgccggatcaagagctaccaactctttttccgaaggtaactggcttcagcagagcgcgcggtggtttgtttgccggatcaagagctaccaactctttttccgaaggtaactggcttcagcagagcgc

agataccaaatactgtccttctagtgtagccgtagttaggccaccacttcaagaactctgtagcaccgccagataccaaatactgtccttctagtgtagccgtagttaggccaccacttcaagaactctgtagcaccgcc

tacatacctcgctctgctaatcctgttaccagtggctgctgccagtggcgataagtcgtgtcttaccgggtacatacctcgctctgctaatcctgttaccagtggctgctgccagtggcgataagtcgtgtcttaccggg

ttggactcaagacgatagttaccggataaggcgcagcggtcgggctgaacggggggttcgtgcacacagcttggactcaagacgatagttaccggataaggcgcagcggtcgggctgaacggggggttcgtgcacacagc

ccagcttggagcgaacgacctacaccgaactgagatacctacagcgtgagctatgagaaagcgccacgctccagcttggagcgaacgacctacaccgaactgagatacctacagcgtgagctatgagaaagcgccacgct

tcccgaagggagaaaggcggacaggtatccggtaagcggcagggtcggaacaggagagcgcacgagggagtcccgaagggagaaaggcggacaggtatccggtaagcggcagggtcggaacaggagcgcacgagggag

cttccagggggaaacgcctggtatctttatagtcctgtcgggtttcgccacctctgacttgagcgtcgatcttccagggggaaacgcctggtatctttatagtcctgtcgggtttcgccacctctgacttgagcgtcgat

ttttgtgatgctcgtcaggggggcggagcctatggaaaaacgccagcaacgcggcctttttacggttcctttttgtgatgctcgtcaggggggcggagcctatggaaaaacgccagcaacgcggcctttttacggttcct

ggccttttgctggccttttgctcacatgt</INSDSeq_sequence>ggccttttgctggccttttgctcacatgt</INSDSeq_sequence>

</INSDSeq> </INSDSeq>

</SequenceData> </SequenceData>

</ST26SequenceListing></ST26SequenceListing>

<---<---

Claims (3)

1. Способ повышения секреции инсулина β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы с помощью термогенетики, характеризующийся тем, что в β-клетки доставляют генетическую конструкцию, содержащую специфический для них промотер и ген человеческого термически активируемого канала TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1 - ваниллоидный рецептор), с последующим нагревом β-клеток в ПЦР машине, который осуществляется в режиме цикл 1: в течение 20 минут температура поддерживается на уровне 37°C, затем следуют 10 циклов нагрева - охлаждения: 1 минута при 43°C и 1 минута при 37°C; цикл 2: в течение 20 минут температура поддерживается на уровне 37°C, затем следуют 20 циклов нагрева - охлаждения: 10 секунд при 43°C и 50 секунд при 37°C.1. A method of increasing insulin secretion by β-cells of the islets of Langerhans of the pancreas using thermogenetics, characterized by the fact that a genetic construct is delivered to the β-cells containing a promoter specific to them and the gene for the human thermally activated channel TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1 - vanilloid receptor ), followed by heating of β-cells in the PCR machine, which is carried out in cycle 1 mode: the temperature is maintained at 37°C for 20 minutes, followed by 10 heating-cooling cycles: 1 minute at 43°C and 1 minute at 37 °C; cycle 2: the temperature is maintained at 37°C for 20 minutes, followed by 20 heating-cooling cycles: 10 seconds at 43°C and 50 seconds at 37°C. 2. Способ по п.1, характеризующийся использованием векторов на основе аденоассоциированных вирусов в качестве способа доставки генетических конструкций.2. The method according to claim 1, characterized by the use of vectors based on adeno-associated viruses as a method for delivering genetic constructs. 3. Способ по п.1, характеризующийся использованием амплификатора для периодического нагрева островков Лангерганса.3. The method according to claim 1, characterized by the use of a thermal cycler for periodic heating of the islets of Langerhans.
RU2022125718A 2022-10-01 Method for controlling insulin secretion by pancreatic β-cells using thermogenetics RU2815935C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815935C1 true RU2815935C1 (en) 2024-03-25

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009131697A (en) * 2007-02-02 2011-03-10 Рэдпойнт Био Корпорэйшн (Us) APPLICATION OF TRPM5 INHIBITOR FOR REGULATION OF SECRETS OF INSULIN AND GLP-1
RU2550798C2 (en) * 2011-05-12 2015-05-10 Василий Иосифович Зоря Method of stimulating insulin secretion
CN108210911A (en) * 2016-12-15 2018-06-29 深圳瑞健生命科学研究院有限公司 A kind of method for promoting insulin secretion

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009131697A (en) * 2007-02-02 2011-03-10 Рэдпойнт Био Корпорэйшн (Us) APPLICATION OF TRPM5 INHIBITOR FOR REGULATION OF SECRETS OF INSULIN AND GLP-1
RU2550798C2 (en) * 2011-05-12 2015-05-10 Василий Иосифович Зоря Method of stimulating insulin secretion
CN108210911A (en) * 2016-12-15 2018-06-29 深圳瑞健生命科学研究院有限公司 A kind of method for promoting insulin secretion

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HASHIMOTO N. et al. PKClambda regulates glucose-induced insulin secretion through modulation of gene expression in pancreatic beta cells, J Clin Invest, 2005, vol.115, abstract. ШАРОЙКО В.В. и др. Молекулярные механизмы секреции инсулина бета-клетками островков Лангерганса и перспективные мишени фармакологического воздействия для лечения сахарного диабета, Природные ресурсы Арктики и Субарктики, 2015, 2, с. 90-95. *
YANG Y. et al. Sonothermogenetics for noninvasive and cell-type specific deep brain neuromodulation. Brain Stimul. 2021 Jul-Aug; v.14, no.4, p.790-800. doi: 10.1016/j.brs.2021.04.021. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Pancreas regeneration
D'Angio et al. Oxygen regulation of gene expression: a study in opposites
Cortez-Pinto et al. Bacterial lipopolysaccharide induces uncoupling protein-2 expression in hepatocytes by a tumor necrosis factor-α-dependent mechanism
Léveillard et al. Rod-derived cone viability factor for treating blinding diseases: from clinic to redox signaling
US20170044219A1 (en) Red-shifted opsin molecules and uses thereof
Li et al. Gene therapy rescues cone structure and function in the 3-month-old rd12 mouse: a model for midcourse RPE65 leber congenital amaurosis
GLASSMAN Indoleamines and affective disorders
Lane et al. The serious search for an anti-aging pill
EP2726498A1 (en) Photoactivatable receptors and their uses
Fomicheva et al. Engineering adenylate cyclase activated by near-infrared window light for mammalian optogenetic applications
Cepko Emerging gene therapies for retinal degenerations
Tisdale et al. Animal models of narcolepsy and the hypocretin/orexin system: Past, present, and future
Stubblefield et al. Time to target stroke: examining the circadian system in stroke
Akter et al. Astrocyte and L-lactate in the anterior cingulate cortex modulate schema memory and neuronal mitochondrial biogenesis
JP2017519483A5 (en)
RU2815935C1 (en) Method for controlling insulin secretion by pancreatic β-cells using thermogenetics
WO2022218446A1 (en) Use novel light sensitive channel protein vr 1.0 in preparation of retinal photoreceptor cell degenerative disease drug
Wiechmann et al. Direct modulation of rod photoreceptor responsiveness through a Mel1c melatonin receptor in transgenic Xenopus laevis retina
US11730810B2 (en) Composition comprising an antigen and a substituted imidazo[1,2-a]pyrimidine for enhancing human immune response
CN109609555A (en) Construction method of lentivirus expression plasmid carrying FGF-1 gene
Tripathy et al. Cellular signalling of melatonin and its role in metabolic disorders
Li et al. Cholecystokinin facilitates motor skill learning by modulating neuroplasticity in the motor cortex
Li et al. Neu-P11—a novel melatonin receptor agonist, could improve the features of type-2 diabetes mellitus in rats
Zhou et al. HSV-mediated transfer of artemin overcomes myelin inhibition to improve outcome after spinal cord injury
Schenk et al. Gene therapy: future therapy for erectile dysfunction