Clinical nephrologyClinical nephrologyКлиническая нефрология2075-35942414-9322Bionika Media70402810.18565/nephrology.2026.1.23-31Original ArticlesОригинальные статьиResearch ArticleMolecular and genetic predictors of urolithiasis: development of a diagnostic panelМолекулярно-генетические предикторы мочекаменной болезни: разработка диагностической панелиhttps://orcid.org/0000-0003-2767-7153PopovSergey V.ПоповCергей Валерьевич
Russian Federation

Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Physician, St. Luke’s Clinical Hospital, Saint Petersburg State Medical University; Professor of the Department of Surgery, St. Petersburg Medical and Social Institute

д.м.н., профессор, главный врач, СПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»; профессор кафедры хирургии ЧОУВО «Санкт-Петербургский медико-социальный институт»

lucaclinic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9935-0243GuseynovRuslan G.ГусейновРуслан Гусейнович
Russian Federation

PhD, Deputy Chief Physician for Scientific Activities at St. Luke’s Clinical Hospital in Saint Petersburg; Senior Lecturer at the Department of Surgery, St. Petersburg Medical and Social Institute

к.м.н., заместитель главного врача по научной деятельности СПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»; старший преподаватель кафедры хирургии ЧОУВО «Санкт-Петербургский медико-социальный институт»

rusfa@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4064-5033SivakKonstantin V.СивакКонстантин Владимирович
Russian Federation

Doctor of Biological Sciences, a leading researcher at the Scientific Department of St. Luke’s Clinical Hospital in St. Petersburg; Head of Department Department of Preclinical Research, Federal State Budgetary Institution A.A. Smorodintsev Influenza Research Institute of the Ministry of Health of the Russian Federation

д.б.н., ведущий научный сотрудник научного отдела СПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»; зав. отделом доклинических исследований, ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава РФ

kvsivak@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1391-7139VasinAndrey V.ВасинАндрей Владимирович
Russian Federation

Doctor of Biological Sciences, Researcher at the Scientific Department of St. Luke’s Clinical Hospital in Saint Petersburg; Professor at the A.A. Smorodintsev Federal State Budgetary Research Institute of Influenza of the Ministry of Health of the Russian Federation

д.б.н., научный сотрудник научного отдела СПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»; профессор ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава РФ

vasin_av@spbstu.ruhttps://orcid.org/0009-0004-6436-3860BeshtoevAhmed Kh.БештоевАхмед Хатауович
Russian Federation

researcher

научный сотрудник

akhmed.beshtoev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6294-6182MalyshevEgor A.МалышевЕгор Алексеевич
Russian Federation

researcher

научный сотрудник

malyshevyegor@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-2267-7285KhaitmetovAbdulaziz L.ХаитметовАбдулазиз Лутфуллоевич
Russian Federation

researcher

научный сотрудник

hugh97@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6755-6867AybazovAzamat S.АйбазовАзамат Солтан-Хамитович
Russian Federation

researcher

научный сотрудник

aaibazov20@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1834-4982LelyavinaTatyana A.ЛелявинаТатьяна Александровна
Russian Federation

Doctor of Medicine, Professor of the Department of Pathological Physiology of the V.A. Almazov Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation; senior Researcher at the Scientific Department of St. Petersburg State Medical Institution St. Luke’s Clinical Hospital

д.м.н., профессор кафедры патологической физиологии ИМО ФГБУ «НМИЦ им В.А. Алмазова» Минздрава РФ; ведущий научный сотрудник научного отдела СПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»

tatianalelyavina@mail.ruSt. Petersburg Clinical Hospital of St. LukeСПб ГБУЗ «Клиническая больница Святителя Луки»St. Petersburg Medical and Social InstituteЧОУВО «Санкт-Петербургский медико-социальный институт»A.A. Smorodintsev Research Institute of InfluenzaФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава РФAlmazov National Medical Research CenterНИОММ ФГБУ «НМИЦ им В.А. Алмазова» Минздрава РФ1103202618123311003202610032026Copyright ©; 2026, Bionika MediaCopyright ©; 2026, ООО «Бионика Медиа»2026Bionika MediaООО «Бионика Медиа»https://journals.eco-vector.com/2075-3594/article/view/704028

Аim of the study was to develop a molecular genetic biomarkers panel to identify correlations between gene polymorphisms and urolithiasis.

Material and methods. Modern molecular biological methods were used: polymerase chain reaction (PCR) using various DNA polymerases, CRISPR-Cas technology (using various Cas nucleases (SpCas9, CcCas9, CoCas9, PpCas9) to detect genetic polymorphisms), RNA synthesis methods, restriction analysis, electrophoretic methods, and spectrophotometric analysis.

Results. Study confirmed potential of using CRISPR-Cas technology for detecting genetic polymorphisms associated with risk of urolithiasis. Most significant results obtained when working with VDR and TRPV5 gene polymorphisms, demonstrating the specific detection feasibility of mutant variants using CcCas9, CoCas9, and PpCas9-based systems. Study identified certain limitations of the method when working with CALCR and RGS14 polymorphisms, indicating the need for further optimization of experimental conditions and the selection of more effective systems for specific targets. Hractical significance of the study lies in the potential application of the developed approaches to creating a diagnostic panel of genetic markers for urolithiasis.

Conclusions. This study laid the foundation for the creation an effective diagnostic platform capable of making a significant contribution to the development of personalized medicine in the field of urolithiasis.

Цель исследования: разработка панели молекулярно-генетических биомаркеров для выявления корреляции полиморфизма генов с наличием мочекаменной болезни (МКБ) у пациентов с подтвержденным диагнозом.

Материал и методы. В рамках исследования были применены современные молекулярно-биологические методы для изучения генетических маркеров МКБ: полимеразная цепная реакция с применением различных ДНК-полимераз, CRISPR-Cas технология: использование различных Cas-нуклеаз (SpCas9, CcCas9, CoCas9, PpCas9) для детекции генетических полиморфизмов, методы синтеза РНК, рестрикционный анализ, электрофоретические методы, спектрофотометрический анализ.

Результаты. Исследование подтвердило перспективность использования CRISPR-Cas технологий для детекции генетических полиморфизмов, связанных с риском развития МКБ. Наиболее значимые результаты были получены при работе с полиморфизмами генов VDR и TRPV5, была продемонстрирована возможность специфической детекции мутантных вариантов с помощью систем на основе CcCas9, CoCas9 и PpCas9.

chemical compositionurolithiasispolymorphismgenetic markerCRISPRCasCas nucleaseCas9химический составмочекаменная болезньполиморфизмгенетический маркерCRISPRCasCas-нуклеазаCas9Голованов С.А., Просянников М.Ю., Каприн А.Д. и др. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование V: Избыточный вес и ожирение как метаболические факторы литогенеза. Экспериментальная и клиническая урология. 2021;14(4):80–9. [Golovanov S.A., Prosyannikov M.Yu., Kaprin A.D. et al. Metabolic risk factors and urinary stone formation. Study V: Overweight and obesity as metabolic factors of lithogenesis. Experimental and Clinical Urology. 2021;14(4):80–9 (In Russ.)].Голованов С.А., Просянников М.Ю., Сивков А.В. и др. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование VI: Литогенная активность кальциурии у мужчин и женщин. Экспериментальная и клиническая урология. 2023;16(1):80–9. [Golovanov S.A., Prosyannikov M.Yu., Sivkov A.V. et al. Metabolic risk factors and urinary stone formation. Study VI: Lithogenic activity of calciuria in men and women. Experimental and Clinical Urology. 2023;16(1):80–9 (In Russ.)].Просянников М.Ю., Анохин Н.В., Голованов С.А. и др. Влияние кальциурии на генез мочевых камней различного химического состава. Экспериментальная и клиническая урология. 2019;(3):100–3. Prosyannikov M.Yu., Anokhin N.V., Golovanov S.A. et al. The effect of calciuria on the genesis of urinary stones of different chemical composition. Experimental and Clinical Urology. 2019;(3):100–3 (In Russ.)].Саенко В.С., Песегов С.В., Вовденко С.В. Современный взгляд на механизмы образования мочевых камней и принципы общей метафилактики мочекаменной болезни. Справочник поликлинического врача. 2018;(1):33–8. [Saenko V.S., Pesegov S.V., Vovdenko S.V. A modern view on the mechanisms of urinary stone formation and principles of general metaphylaxis of urolithiasis. Outpatient physician formulary. 2018;(1): 33–8 (In Russ.)].Хотько Д.Н., Хотько А.И., Тарасенко А.И., Ефимова А.О. Современное состояние клинического значения маркеров раннего почечного повреждения. Исследования и практика в медицине. 2022;9(2):133–42. [Khotko D.N., Khotko A.I., Tarasenko A.I., Efimova A.O. Current state of the clinical significance of markers of early renal damage. Research and practice in medicine. 2022;9(2):133–42 (In Russ.)].Шевырин А.А., Стрельников А.И. Денситометрическая плотность мочевых конкрементов как фактор прогноза эффективности их дезинтеграции при лечении уролитиаза. Урологические ведомости. 2018;8 (4):17–2. [Shevyrin A.A., Strelnikov A.I. Densitometric density of urinary stones as a predictor of the effectiveness of their disintegration in the treatment of urolithiasis. Urological news. 2018;8 (4):17–2 (In Russ.)].Ali F.T., El-Azeem E.M.A., Hekal H.F.A. et al. Association of TRPV5, CASR, and CALCR genetic variants with kidney stone disease susceptibility in Egyptians through main effects and gene-gene interactions. Urolithiasis. 2022;50(6):701–10.Fedorova I., Arseniev A., Selkova P. et al. DNA targeting by Clostridium cellulolyticum CRISPRCas9 Type II-C system. Nucleic Acids Res. 2020;48(4):2026-34.Fedorova I., Vasileva A., Selkova P. et al. PpCas9 from Pasteurella pneumotropica - a compact Type II-C Cas9 ortholog active in human cells. Nucleic Acids Res. 2020;48(21):12297–309.Fonfara I., Le Rhun A., Chylinski K. et al. Phylogeny of Cas9 determines functional exchangeability of dualRNA and Cas9 among orthologous type II CRISPR-Cas systems. Nucleic Acids Res. 2014;42(4):2577–90.Guan F., Han W., Ni T., et al. Genetic Polymorphisms of RGS14 and Renal Stone Disease. Arch. Med. Res. 2021;52(3):332–8.Imani D., Razi B., Khosrojerdi A. et al. Vitamin D receptor gene polymorphisms and susceptibility to urolithiasis: a metaregression and meta-analysis. BMC Nephrol. 2020;21(1):263.Litvinova M.M., Khafizov K., Korchagin V.I. et al. Association of CASR, CALCR, and ORAI1 Genes polymorphisms with the calcium urolithiasis development in Russian population. Front. Genet. 2021;12:621049.Mitra P., Guha M., Ghosh S. et al. Association of calcitonin receptor gene (CALCR) polymorphism with kidney stone disease in the population of West Bengal, India. Gene. 2017;622:23–8.Mohammadi A., Shabestari A.N., Baghdadabad L.Z. et al. Genetic polymorphisms and kidney stones around the globe: a systematic review and meta-analysis. Front. Genet. 2022;13:908–13.Vasileva A., Selkova P., Arseniev A. et al. Characterization of CoCas9 nuclease from Capnocytophaga ochracea. RNA Biol. 2023;20(1):750759.Vasileva A.A., Aliukas S.A., Selkova P.A. et al. Type II CRISPR-Cas system nucleases: a pipeline for prediction and in vitro characterization. Mol. Biol. (Mosk). 2023;57(3):546–60.