aterosklerozАтеросклерозAteroscleroz2078-256X2949-3633НИИТПМ-филиал ИЦиГ СО РАНateroskleroz-768Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОдновременное воздействие несколькими антисмысловыми олигонуклеотидными производными, его эффективность на примере липидного обмена мышиThe efficacy of simultaneous action of several antisense oligonucleotide derivatives by the example of lipid metabolism in miceОшевскийС. И.OshevskiiS. I.

Сергей Иванович Ошевский, канд. хим. наук, старший научный сотрудник

СО РАН

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики»

лаборатория молекулярной генетики человека

630090

просп. Академика Лаврентьева, 10

Новосибирск

SB RAS

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

630090

Akademik Lavrent’ev av., 10

Novosibirsk

oshevski@bionet.nsc.ruРагиноЮ. И.RaginoYu. I.

Юлия Игоревна Рагино, д-р мед. наук, проф., зав. лабораторией

лаборатория клинических биохимических и гормональных исследований терапевтических заболеваний

630089

ул. Бориса Богаткова, 175/1

Новосибирск

630089

Boris Bogatkov str., 175/1

Novosibirsk

ragino@mail.ruКаштановаЕ. В.KashtanovaE. V.

Елена Владимировна Каштанова, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

лаборатория клинических биохимических и гормональных исследований терапевтических заболеваний

630089

ул. Бориса Богаткова, 175/1

Новосибирск

630089

Boris Bogatkov str., 175/1

Novosibirsk

elekashtanova@yandex.ruПолонскаяЯ. В.PolonskayaYa. V.

Яна Владимировна Полонская, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

лаборатория клинических биохимических и гормональных исследований терапевтических заболеваний

630089

ул. Бориса Богаткова, 175/1

Новосибирск

630089

Boris Bogatkov str., 175/1

Novosibirsk

yana-polonskaya@yandex.ruСтахневаЕ. М.StakhnevaE. M.

Екатерина Михайловна Стахнева, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

лаборатория клинических биохимических и гормональных исследований терапевтических заболеваний 

630089

ул. Бориса Богаткова, 175/1

Новосибирск

630089

Boris Bogatkov str., 175/1

Novosibirsk

stahneva@yandex.ruНиколинВ. П.NikolinV. P.

Валерий Петрович Николин, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

СО РАН

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики»

лаборатория регуляции экспрессии генов

630090

просп. Академика Лаврентьева, 10

Новосибирск

SB RAS

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

630090

Akademik Lavrent’ev av., 10

Novosibirsk

nikolin@bionet.nsc.ruПоповаН. А.PopovaN. A.

Нэлли Александровна Попова, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

СО РАН

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики»

лаборатория регуляции экспрессии генов

630090

просп. Академика Лаврентьева, 10

Новосибирск

SB RAS

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

630090

Akademik Lavrent’ev av., 10

Novosibirsk

nellybionet@nsc.ruКораблевА. Н.KorablevA. N.

Алексей Николаевич Кораблев, студент

факультет естественных наук

630090

ул. Пирогова, 2

Новосибирск

630090

Pirogov str., 2

Novosibirsk

korablevalexeyn@gmail.comКолчановН. А.KolchanovN. A.

Николай Александрович Колчанов, д-р биол. наук, проф., академик, директор, зав. отделом

СО РАН

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики»

отдел системной биологии

630090

просп. Академика Лаврентьева, 10

Новосибирск

SB RAS

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

630090

Akademik Lavrent’ev av., 10

Novosibirsk

kol@bionet.nsc.ruВоеводаМ. И.VoevodaM. I.

Михаил Иванович Воевода, д-р мед. наук, проф., чл.-корр., директор, зав. лабораторией

СО РАН

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики»

лаборатория молекулярной генетики человека

630090

просп. Академика Лаврентьева, 10

630089

ул. Бориса Богаткова, 175/1

медицинский факультет

Лаборатория молекулярной эпидемиологии и биоинформатики

630090

ул. Пирогова, 2

Новосибирск

SB RAS

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics

630090

Akademik Lavrent’ev av., 10

630089

Boris Bogatkov str., 175/1

Novosibirsk State University

630090

Pirogov str., 2

Novosibirsk

mvoevoda@ya.ruРАНRASФГБНУ «НИИ терапии и профилактической медицины»FSBSI «Institute of Internal and Preventive Medicine»Новосибирский национальный исследовательский государственный университетNovosibirsk State UniversityРАН; ФГБНУ «НИИ терапии и профилактической медицины»; Новосибирский национальный исследовательский государственный университетRAS; FSBSI «Institute of Internal and Preventive Medicine»2015190420221137278Copyright © Ошевский С.И., Рагино Ю.И., Каштанова Е.В., Полонская Я.В., Стахнева Е.М., Николин В.П., Попова Н.А., Кораблев А.Н., Колчанов Н.А., Воевода М.И., 20222022Ошевский С.И., Рагино Ю.И., Каштанова Е.В., Полонская Я.В., Стахнева Е.М., Николин В.П., Попова Н.А., Кораблев А.Н., Колчанов Н.А., Воевода М.И.Oshevskii S.I., Ragino Y.I., Kashtanova E.V., Polonskaya Y.V., Stakhneva E.M., Nikolin V.P., Popova N.A., Korablev A.N., Kolchanov N.A., Voevoda M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ateroskleroz.elpub.ru/jour/article/view/768   Цель исследования

   Цель исследования: на примере мыши показать возможность регуляции липидного обмена одновременным воздействием несколькими антисмысловыми олигонуклеотидными производными (АСО), адресованными на мРНК близко взаимосвязанных и задействованных в регуляции липидного обмена белков.

   Материал и методы

   Материал и методы: самки мышей линии C57BL/6J, олигонуклеотидные производные длиной 13 и 20 нуклеотидов, защищенные от действия нуклеаз наличием межнуклеотидных фосфоротиоатных связей и блоками LNA-нуклеотидов (Locked nucleic acids) на 5′- и 3′-концах; стандартные методы количественного определения аполипопротеидов: апоВ и липопротеидов: холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП), холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП), общего холестерина (ХС), триглицеридов (ТГ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) в сыворотке крови.

   Результаты

   Результаты: растворенные в физиологическом растворе АСО в комбинациях: (1) АСО к апоВ, (2) АСО к апоВ и АСО к PCSK9, (3) АСО к апоВ, АСО к PCSK9 и АСО к апоCIII вводили в хвостовую вену мышам линии C57BL/6J по четыре раза. После трехкратного еженедельного введения АСО в комбинации (3) уровень ХС ЛПНП относительно контроля снижался на 25 % и на 42 % улучшалось соотношение ХС ЛПВП / ХС ЛПНП. При последующем введении АСО с одновременным переходом на жировую диету, через неделю в случае комбинаций (2) и (3) уровень ХС ЛПНП был в 1,5 и 3,5 раза ниже, чем в контроле, а соотношение ХС ЛПВП / ХС ЛПНП лучше в 2 и 5 раз соответственно. Одновременно в случае комбинаций (2) и (3) наблюдалось существенное снижение концентрации ТГ, которое достигало почти двукратного в комбинации (3). Данные эффекты проявляются при трехкратном увеличении содержания жира в рационе животных. Концентрация АЛТ существенно снижалась при переходе от комбинации (1) к комбинации (3), т. е. при увеличении нагрузки на печень олигонуклеотидного материала, что указывает на отсутствие гепатотоксического эффекта.

   Заключение

   Заключение: на примере липидного обмена показана возможность эффективного регуляторного воздействия сразу несколькими антисмысловыми олигонуклеотидными производными, адресованными на мРНК взаимосвязанных белков.

   Motivation and Aim

   Motivation and Aim: Demonstration of the possibility of lipid metabolism regulation by joint action of several antisense oligonucleotide derivatives (ASOs) targeted to mRNAs of closely associated proteins involved in lipid metabolism.

   Material and Methods

   Material and Methods: Female mice of the C57BL/6J strain; 13- and 20-mer oligonucleotide derivatives (ASOs) protected from nucleases by the presence of inter-nucleotide thiophosphate bonds and locked nucleic acid (LNA) fragments at their 5’- and 3’- ends; conventional methods of assaying blood serum ALT, total cholesterol, TG, apolipoprotein apoB and lipoproteins: LDL-C, HDL-C.

   Results

   Results: Solutions of ASOs in isotonic solution were prepared in combinations: (1) anti-apoB; (2) anti-apoB + anti-PCSK9; (3) anti-apoB + anti-PCSK9 + anti-apoCIII. Four injections to the tail veins of C57BL/6J mice were done. After three injections of combination (3), done at weekly intervals, the LDL-C level decreased by 25 % with reference to the control, and the HDL-C/LDL-C ratio improved by 42 %. After subsequent injection of the ASOs accompanied by change to high-fat diet, mice exposed to combinations (2) and (3) showed lower LDL-C levels, by factors of 1.5 and 3.5 with reference to the control, and their HDL-C/LDL-C ratios were better two- and fivefold, respectively. In cases of combinations (2) and (3), a significant decrease in TGconcentration was recorded, twofold in case of (3). These effects were observed at threefold fat content in the diet. The ALT level decreased significantly with transition from combination (1) to (3), i. e., when the liver experienced heavier load of oligonucleotide matter, which indicates to the absence of hepatotoxicity.

   Conclusions

   Conclusions: The possibility of efficient regulatory joint action of several ASOs targeted to mRNAs of associated proteins is demonstrated by the example of lipid metabolism.

антисмысловые олигонуклеотидные производныерегуляция липидного обменаantisense oligonucleotide derivativeslipid metabolism regulationReferencesVisser M. E., Witztum J. L., Stroes E. S. et al. Antisense oligonucleotides for the treatment of dyslipidaemia // Eur. Heart. J. 2012. Vol. 33, N 12. P. 1451–1458.Visser M. E., Witztum J. L., Stroes E. S. et al. Antisense oligonucleotides for the treatment of dyslipidaemia // Eur. Heart. J. 2012. Vol. 33, N 12. P. 1451–1458.Antisense drug technology: principles, strategies, and applications. Second Edition / Ed. S. T. Crooke. CRC Press, 2008.Antisense drug technology: principles, strategies, and applications. Second Edition / Ed. S. T. Crooke. CRC Press, 2008.Geary R. S., Baker B. F., Crooke S. T. Clinical and preclinical pharmacokinetics and pharmacodynamics of mipomersen (kynamro(®)): a second-generation antisense oligonucleotide inhibitor of apolipoprotein B // Clin. Pharmacokinet. 2015. Vol. 54, N 2. P. 133–146.Geary R. S., Baker B. F., Crooke S. T. Clinical and preclinical pharmacokinetics and pharmacodynamics of mipomersen (kynamro(®)): a second-generation antisense oligonucleotide inhibitor of apolipoprotein B // Clin. Pharmacokinet. 2015. Vol. 54, N 2. P. 133–146.Panta R., Dahal K., Kunwar S. Efficacy and safety of mipomersen in treatment of dyslipidemia: A meta-analysis of randomized controlled trials // J. Clin. Lipidol. 2015. Vol. 9, N. 2. P. 217–225.Panta R., Dahal K., Kunwar S. Efficacy and safety of mipomersen in treatment of dyslipidemia: A meta-analysis of randomized controlled trials // J. Clin. Lipidol. 2015. Vol. 9, N. 2. P. 217–225.Gouni-Berthold I., Berthold H. K. Mipomersen and lomitapide: Two new drugs for the treatment of homozygous familial hypercholesterolemia // Atheroscler. Suppl. 2015. Vol. 18. P. 28–34.Gouni-Berthold I., Berthold H. K. Mipomersen and lomitapide: Two new drugs for the treatment of homozygous familial hypercholesterolemia // Atheroscler. Suppl. 2015. Vol. 18. P. 28–34.Mullick A. E., Fu W., Graham M. J. et al. Antisense oligonucleotide reduction of apoB-ameliorated atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice // J. Lipid Res. 2011. Vol. 52, N 5. P. 885–896.Mullick A. E., Fu W., Graham M. J. et al. Antisense oligonucleotide reduction of apoB-ameliorated atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice // J. Lipid Res. 2011. Vol. 52, N 5. P. 885–896.Straarup E. M., Fisker N., Hedtjärn M. et al. Short locked nucleic acid antisense oligonucleotides potently reduce apolipoprotein B mRNA and serum cholesterol in mice and non-human primates // Nucleic. Acids. Res. 2010. Vol. 38, N 20. P. 7100–7111.Straarup E. M., Fisker N., Hedtjärn M. et al. Short locked nucleic acid antisense oligonucleotides potently reduce apolipoprotein B mRNA and serum cholesterol in mice and non-human primates // Nucleic. Acids. Res. 2010. Vol. 38, N 20. P. 7100–7111.Gupta N., Fisker N., Asselin M. C. et al. A locked nucleic acid antisense oligonucleotide (LNA) silences PCSK9 and enhances LDLR expression in vitro and in vivo // PLoS One. 2010. Vol. 5, N 5. e10682.Gupta N., Fisker N., Asselin M. C. et al. A locked nucleic acid antisense oligonucleotide (LNA) silences PCSK9 and enhances LDLR expression in vitro and in vivo // PLoS One. 2010. Vol. 5, N 5. e10682.Kawakami A., Yoshida M. Apolipoprotein CIII links dyslipidemia with atherosclerosis // J. Atheroscler. Thromb. 2009. Vol. 16, N 1. P. 6–11.Kawakami A., Yoshida M. Apolipoprotein CIII links dyslipidemia with atherosclerosis // J. Atheroscler. Thromb. 2009. Vol. 16, N 1. P. 6–11.Graham M. J., Lee R. G., Bell T. A. et al. Antisense oligonucleotide inhibition of apolipoprotein C-III reduces plasma triglycerides in rodents, nonhuman primates, and humans // Circ. Res. 2013. Vol. 112, N 11. P. 1479–1490.Graham M. J., Lee R. G., Bell T. A. et al. Antisense oligonucleotide inhibition of apolipoprotein C-III reduces plasma triglycerides in rodents, nonhuman primates, and humans // Circ. Res. 2013. Vol. 112, N 11. P. 1479–1490.Holmberg R., Refai E., Höög A. et al. Lowering apolipoprotein CIII delays onset of type 1 diabetes // Proc. Nat. Acad Sci. USA. 2011. Vol. 108, N 26. P. 10685–10689.Holmberg R., Refai E., Höög A. et al. Lowering apolipoprotein CIII delays onset of type 1 diabetes // Proc. Nat. Acad Sci. USA. 2011. Vol. 108, N 26. P. 10685–10689.Van Poelgeest E. P., Swart R. M., Betjes M. G. et al. Acute kidney injury during therapy with an antisense oligonucleotide directed against PCSK9 // Am. J. Kidney Dis. 2013. Vol. 62, N 4. P. 796–800Van Poelgeest E. P., Swart R. M., Betjes M. G. et al. Acute kidney injury during therapy with an antisense oligonucleotide directed against PCSK9 // Am. J. Kidney Dis. 2013. Vol. 62, N 4. P. 796–800

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