Le bio-ingénieur Gang Bao de l’Université Rice et son équipe ont remporté une subvention de 2,6 millions de dollars sur 4 ans des National Institutes of Health pour répondre aux questions critiques concernant la sécurité et l’efficacité de l’utilisation de l’édition de gènes pour traiter la drépanocytose.
Parce qu’elle est causée par une mutation dans un seul gène, la drépanocytose est un candidat de choix pour les traitements d’édition de gènes à l’aide d’outils tels que CRISPR-Cas9.
La drépanocytose touche plus de cinq millions de personnes dans le monde et l’espérance de vie varie d’environ cinq ans dans les pays à faibles ressources à 40-45 ans dans des pays comme les États-Unis.
Gang Bao, bioingénieur de l’Université Rice
Auparavant, le laboratoire Bao avait découvert que CRISPR-Cas9 ne fonctionnait pas comme prévu, entraînant de grandes suppressions et insertions involontaires au niveau du site de coupure Cas9. Lui et son équipe vont maintenant concentrer leurs efforts pour comprendre pourquoi ces modifications génétiques se produisent, quelles sont leurs conséquences biologiques et ce qui peut être fait pour résoudre le problème.
« Nous voulons comprendre les mécanismes qui causent ces grandes modifications génétiques », a déclaré Bao. « Pendant de nombreuses années, nous avons cru qu’une cassure double brin de l’ADN induite par CRISPR-Cas9 n’entraînait que de petites délétions ou insertions de moins de 50 nucléotides. Mais nous avons constaté que ces modifications sont en fait beaucoup plus importantes – allant d’environ 200 à plusieurs mille nucléotides. »
Une enzyme Cas9 s’appuie sur un ARN guide CRISPR pour cibler le site du génome où il effectue sa coupe.
« Nous avons testé trois molécules d’ARN guide conçues pour traiter la drépanocytose et avons constaté qu’elles présentaient toutes de grandes délétions et insertions au niveau des sites de coupure Cas9 dans les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques de patients atteints de drépanocytose », a déclaré Bao. « Nous avons également testé un ARN guide conçu pour éditer les lymphocytes T pour l’immunothérapie, et nous avons constaté que la même chose se produit dans ce contexte. »
La découverte que CRISPR-Cas9 génère d’importantes modifications génétiques involontaires soulève la question de savoir comment ces changements affectent l’ARN messager et les protéines, où l’ARN messager est une molécule qui aide à traduire l’information génétique codée dans les gènes en protéines qui, à leur tour, sont constituées de sous-unités appelées domaines.
« Nous avons maintenant une bonne idée de ce qui se passe en termes d’ADN », a déclaré Bao. « Ensuite, nous voulons comprendre ce qui se passe au niveau de l’ARN messager et des protéines. Une grande délétion de l’ADN entraîne-t-elle une perturbation du gène ou une grande délétion de l’ARN messager qui produira à son tour une protéine incomplète ? une grande insertion d’ADN est traduite par l’ARN messager en une protéine avec un domaine supplémentaire ? »
Les chercheurs étudieront comment les modifications de l’expression des gènes et/ou de la structure des protéines affectent la différenciation et la fonction des cellules souches.
« Nous pensons que certaines des suppressions importantes pourraient en fait être bénéfiques », a déclaré Bao. « Certaines de ces délétions plus importantes pourraient, par exemple, induire l’expression de l’hémoglobine fœtale, ce qui aiderait à guérir la drépanocytose. Mais nous devons faire plus de travail pour déterminer quelles grandes délétions pourraient y parvenir et comment les utiliser pour guérir la drépanocytose. maladie cellulaire.
« Nous devons comprendre les conséquences biologiques majeures de ces modifications génétiques importantes involontaires, puis déterminer la meilleure façon de résoudre ce problème. »
So-Hyun (Julie) Park, diplômée d’un doctorat de Rice et professeure adjointe de recherche en bio-ingénierie, a largement contribué à l’obtention de la subvention du NIH. Le Dr Cecile Karsenty, boursière clinique au Département de pédiatrie du Baylor College of Medicine et du Texas Children’s Hospital, et les doctorants en bio-ingénierie Mingming Cao et ByoungYong Yoo ont généré certaines des données pour la proposition de subvention.
Bao est le directeur du département et professeur de bio-ingénierie de la famille Foyt, professeur de chimie, de science des matériaux et de nano-ingénierie, et de génie mécanique, et boursier CPRIT en recherche sur le cancer.
