Le système CRISPR-Cas est capable d’éditer l’ADN et l’ARN in situ dans les organismes vivants, et en tant qu’agent antiviral, peuvent spécifiquement identifier et cibler des séquences d’acide nucléique provenant d’un pathogène.
Le potentiel de l’utilisation de cette technologie de manipulation génétique comme inhibiteur ou prophylactique du SRAS-CoV-2 est étudié dans une revue récemment téléchargée dans la revue. Biologie expérimentale et médecine (25 avrile, 2021) par Arnab Banerjee et ses collègues.
Les systèmes CRISPR-Cas ont été développés pour une variété d’objectifs spécifiques et classés dans un certain nombre de classes et de types. Les systèmes de classe 1 utilisent plusieurs protéines Cas qui forment un complexe, tandis que les systèmes de classe 2 sont basés sur une seule protéine Cas, et chaque classe est composée de trois types divisés en 19 sous-types.
La plupart des thérapies CRISPR se sont concentrées sur la correction des anomalies génétiques, bien qu’une classe émergente d’antiviraux basée sur la perturbation de l’ARNm viral soit d’un intérêt croissant.
Cas9 et Cas 12
Cas9 cible généralement l’ADN double brin (ADNdb), bien qu’il ait déjà été manipulé pour cibler l’ARN messager endogène (ARNm), et est donc capable d’affecter l’expression des gènes cibles.
Il pourrait donc également être utilisé pour contrôler l’ARN du virus ou l’ARNm du facteur hôte. Cas9 nécessite la transactivation de l’ARN CRISPR (ARNr cr), en plus de l’ARNr, pour cibler avec succès une séquence d’acide nucléique. Cas12a (anciennement Cpf1) cible l’ADN simple brin (ADNsb), et ne nécessite que l’ARNr pour le faire.
Une fois lié à sa cible, il y reste, clivant d’autres acides nucléiques monocaténaires complémentaires dans un processus appelé clivage collatéral, et ferait donc probablement un inhibiteur de l’ARN viral plus efficace.
De nombreuses protéines hôtes humaines ont été impliquées en tant que protéines du facteur hôte du SRAS-CoV-2, réquisitionnées par le cycle de réplication.
Leur perturbation pourrait réduire la pathogénicité du virus, bien que l’influence qui en résulte sur l’hôte nécessiterait une surveillance attentive, et de tels systèmes n’ont pas encore été testés en laboratoire. L’identification de ces sites a cependant été réalisée par cette méthode.
Mécanisme cible hypothétique de manipulation génique pour lutter contre une infection mortelle médiée par le SRAS-CoV-2. Le diagramme schématique représente le mécanisme possible de manipulation génique par CRISPR / Cas13d et PAC-MAN via la dégradation de la séquence cible spécifique de SARS-CoV-2 pour inhiber la réplication virale afin de protéger la santé humaine.
Cas13
Cas13 est uniquement capable de cibler l’ARN simple brin, ayant été précédemment utilisé pour cliver spécifiquement l’ARNs viral complémentaire à son ARNr. Les enzymes associées à Cas13 permettent également la manipulation de l’ARN cible, efficace contre l’ARN transcriptionnel et associé à l’épissage. Comme Cas12, Cas13 reste lié à la séquence cible une fois sur place et s’engage dans un clivage collatéral. Ainsi, les mutants Cas13 morts catalytiquement peuvent également être utilisés dans le diagnostic: pour évaluer la réplication, la localisation et l’évolution d’un virus passant par marquage du génome.
Un groupe de recherche de l’Université de Stanford a récemment appliqué Cas13 à la suppression de l’ARN du SRAS-CoV-2, suggérant que la technologie peut inhiber les infections.
L’antiviral prophylactique CRISPR dans les cellules humaines (PAC-MAN) a également été utilisé en laboratoire contre la grippe A et H1N1.
La protéine Cas13 inhibe la réplication virale en dégradant l’ARN libéré dans la cellule suite à l’infection et doit idéalement cibler une séquence d’ARN significative, conservée et commune.
Plusieurs régions du génome du SRAS-CoV-2 ont été identifiées comme des cibles appropriées pour PAC-MAN, et sont susceptibles d’inclure celles relatives à la protéine de pointe et à la nucléocapside.
Enjeux et perspectives d’avenir
In vivo Les études CRISPR sont relativement rares et le potentiel clinique des systèmes thérapeutiques CRISPR est donc mal testé.
De plus, certains rapports préliminaires concernant les antiviraux CRISPR indiquent qu’ils peuvent inciter au développement de mutants d’échappement, produisant davantage de souches pathogènes. Cependant, l’inclusion de plusieurs cibles CRISPR dans le génome du pathogène a atténué ce problème ces dernières années, bien que les problèmes entourant la livraison de systèmes CRISPR aux tissus et cellules avant l’excrétion précoce restent un défi.
Les systèmes de distribution de nanoparticules peuvent être la solution, améliorant considérablement la solubilité, les propriétés de biodistribution et le temps de rétention in vivo.
Plusieurs groupes ont réussi à incorporer des systèmes CRISPR-Cas dans des nanoparticules lipidiques ou polymères, en utilisant des systèmes de ciblage actif ligand-récepteur complémentaires et des mécanismes de libération déclenchés pour libérer la charge utile CRISPR dans le cytoplasme des cellules prévues.
Spécifiques au SRAS-CoV-2 et à d’autres infections des voies respiratoires supérieures, les vaporisateurs nasaux ou les nébuliseurs peuvent être en mesure d’administrer une dose pertinente et significative à la zone la plus fortement infectée. Cependant, cela reste à voir.
