Dépistage CRISPR à l’échelle du génome utilisé pour identifier les facteurs essentiels de l’infection par le SRAS-CoV-2 chez l’homme

Dans un article pionnier sur le plan méthodologique publié dans la revue Génétique de la nature, une équipe de scientifiques belges a découvert un ensemble de facteurs hôtes de coronavirus qui pourraient être exploités pour développer des médicaments contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), mais aussi potentiellement les coronavirus zoonotiques à venir.

La pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19), causée par le SRAS-CoV-2, a entraîné une crise sanitaire et économique mondiale; cependant, alors que les vaccins sont maintenant utilisés dans le monde, seule une poignée de médicaments efficaces sont actuellement disponibles pour traiter les patients atteints de la maladie.

Bien que le remdesivir ait été initialement considéré comme un candidat prometteur pour les cas graves de COVID-19, des essais menés par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) ont montré qu’en réalité, il n’avait pas d’impact significatif sur la mortalité. D’autre part, il a été démontré que la dexaméthasone réduisait la mortalité d’un tiers chez les personnes gravement malades, principalement en supprimant la réponse immunitaire hyperactive.

Pourtant, la dexaméthasone ne profite qu’aux cas graves avec un effet relativement limité. Des options de traitement novatrices, sûres et efficaces sont donc nécessaires de toute urgence. À cet égard, le développement de médicaments à large spectre contre les coronavirus aiderait non seulement à lutter contre la pandémie actuelle, mais pourrait également être utilisé pour contenir rapidement les événements zoonotiques potentiels à l’avenir.

Mais pour développer de tels médicaments, une compréhension complète des facteurs hôtes qui sont utilisés par les coronavirus pour infecter une cellule est essentielle, car chaque étape du cycle de réplication virale peut servir de cible d’intervention. Bien que l’étape d’entrée des coronavirus ait été décrite en détail, les détails sur l’interaction hôte-virus dans les parties ultérieures du cycle de vie viral sont encore insaisissables.

Par conséquent, un groupe de recherche belge (dirigé par le Dr Jim Baggen de l’Institut Rega de Louvain) a utilisé des criblages génétiques basés sur CRISPR à l’échelle du génome (répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées régulièrement) afin de discerner les facteurs d’hôte exacts nécessaires au SRAS. -CoV-2 et infection par le coronavirus humain 229E (HCoV-229E).

Un écran knock-out à l’échelle du génome basé sur CRISPR

Dans cette étude, le criblage knockout à l’échelle du génome basé sur CRISPR susmentionné a été réalisé dans la lignée cellulaire humaine Huh7 (dérivée de tissu d’hépatome masculin) sans l’introduction d’un récepteur exogène puisque la souche SARS-CoV-2 utilisée dans l’étude a incité le développement d’un effet cytopathique évident dans ces cellules.

De plus, des dépistages ont été réalisés à la fois avec le SRAS-CoV-2 et beaucoup moins de HCoV-229E pathogène qui est endémique et cause le rhume. Ceci, à son tour, a permis l’identification non seulement des facteurs hôtes spécifiques du SRAS-CoV-2 et du HCoV-229E, mais également du HCoV-OC43 et des coronavirus.

Pour valider les résultats obtenus, les chercheurs ont exprimé un ARN guide unique ciblant les gènes identifiés et les gènes récepteurs connus dans les cellules Huh7. En conséquence, ils ont pu voir si l’ablation de ces gènes affectait la sensibilité des cellules à l’effet cytopathique induit par le SRAS-CoV-2 ou le HCoV-229E.

Facteurs d’hôtes courants pour les coronavirus humains

Cette étude a dévoilé la phosphoinositide 3-kinase (PI3K) de type 3 comme facteur hôte commun pour le SRAS-CoV-2, le HCoV-229E et le HCoV-OC43, ce qui signifie que les petites molécules qui ciblent cette protéine pourraient être largement applicables en tant qu’anti-coronavirus inhibiteurs.

De plus, les criblages ont démontré que la protéine lysosomale TMEM106B sert en fait de facteur hôte clé qui permet une infection par le SRAS-CoV-2 dans les cellules pulmonaires primaires et les lignées cellulaires humaines d’origine hépatique. Chez les patients atteints de COVID-19, le séquençage de l’ARN unicellulaire des cellules des voies respiratoires a montré que l’expression de TMEM106B est en corrélation avec l’infection par le SRAS-CoV-2.

Les chercheurs ont également montré que TMEM41B – un nouveau régulateur de l’autophagie (système de dégradation intracellulaire) et de la mobilisation lipidique – est nécessaire pour l’infection par le HCoV-229E, et dans une moindre mesure pour l’infection par le SRAS-CoV-2.

Informer les efforts de recherche futurs

En bref, cette étude de recherche méthodologiquement robuste a révélé une pléthore de facteurs hôtes de coronavirus qui pourraient être utilisés dans le développement de médicaments contre l’infection par le SRAS-CoV-2, mais aussi des épidémies de coronavirus zoonotiques qui pourraient survenir à l’avenir.

«L’ensemble des facteurs essentiels de l’hôte du coronavirus identifiés dans nos criblages à l’échelle du génome constituera une base pour des études démêlant les voies cellulaires détournées par ces virus», affirment les auteurs de l’étude. «En outre, ces facteurs peuvent servir de cibles pour les efforts de chimie médicinale pour contrer la pandémie actuelle de COVID-19 ou les futures épidémies de coronavirus pathogènes», ajoutent-ils.

Il est maintenant clair que les coronavirus pathogènes ont tendance à émerger périodiquement, ce qui signifie qu’ils continueront de poser une menace pour la santé publique mondiale au-delà de la pandémie actuelle de COVID-19. En conséquence, la réalisation d’études de recherche fondamentale (semblable à celle-ci) visant à développer de larges inhibiteurs anti-coronavirus sera un pas en avant indispensable.