L'édition du gène de précision est cruciale pour traiter les maladies génétiques, car elle permet la correction ciblée de mutations spécifiques. Une équipe de recherche coréenne est devenue la première au monde à améliorer considérablement la faible efficacité d'un mécanisme de modification du génome clé, connu sous le nom de recombinaison homologue (HR) – en induisant l'autophagie, un processus natural pendant les cellules.
L'équipe du Dr Hye Jin Nam au Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), en collaboration avec les professeurs Dong Hyun Jo et Sangsu Bae au Séoul National University College of Medicine, a constaté que l'induction de l'autophagie via la privation de nutriments ou l'inhibition de MTOR améliore considérablement l'efficacité de l'efficacité de la Gené CRISPR – CRISPR-CAS9 à trois fois. La technique a également été validée avec succès dans les cellules dérivées du patient portant des mutations génétiques et dans des modèles animaux vivants, marquant une étape majeure vers l'application de cette méthode en milieu thérapeutique.
La technologie CRISPR – CAS9 fonctionne en créant des pauses à double brin (DSB) dans l'ADN pour permettre l'édition de gènes. Cependant, la plupart de ces ruptures sont réparées par un processus sujet aux erreurs appelée jointure d'extrémité non homologue (NHEJ), qui introduit souvent des mutations involontaires. En revanche, la recombinaison homologue (HR) est une forme plus précise de réparation de l'ADN mais elle se produit rarement, ce qui rend difficile l'édition de précision. Les efforts antérieurs pour améliorer l'activité des RH, tels que la modulation du cycle cellulaire ou l'inhibition du NHEJ, ont été limités par la toxicité et la mauvaise compatibilité entre divers systèmes.
Soupulsant que l'autophagie pourrait favoriser l'utilisation des RH sur les voies de réparation sujettes aux erreurs, l'équipe de recherche a étudié son effet sur l'édition de gènes. Lorsque l'autophagie a été déclenchée, soit par la famine ou le traitement des nutriments avec des inhibiteurs mTOR – l'efficacité de l'édition basée sur les RH a augmenté de 1,4 à 3,1 fois entre divers gènes cibles et les tailles d'insert d'ADN. En revanche, les cellules incapables de subir l'autophagie n'ont montré aucune amélioration d'une telle telle amélioration, mettant en évidence le rôle essentiel de l'autophagie dans la promotion de la réparation précise du génome.
Même des versions alternatives de CRISPR, telles que Nickase Cas9 (NCAS9) et Dead Cas9 (DCAS9), ont montré une amélioration des performances d'édition dans des conditions autophagiques. Cela suggère que la stratégie est largement applicable sur différentes plates-formes d'édition de gènes. Une analyse plus approfondie a révélé que l'autophagie a amélioré l'accumulation de protéines de réparation d'ADN associées à la HR dans le complexe Cas9, ce qui peut aider à dire une activité de réparation vers des résultats plus précis.
Dans des expériences utilisant des cellules dérivées du patient portant des mutations dans le gène MPZL2 liées à la perte auditive – la méthode a conduit à une expression accrue du gène corrigé jusqu'à trois fois. L'équipe de recherche a également testé l'approche dans les modèles de souris. Lorsque l'édition de gènes a été effectuée dans la rétine de la souris, l'induction de l'autophagie a conduit à environ une triple amélioration de l'efficacité d'édition. Cela confirme que la stratégie fonctionne non seulement dans les cellules cultivées mais aussi dans les organismes vivants.
Cette étude est la première à démontrer que l'autophagie peut améliorer la précision de l'édition du génome à la fois dans les cellules humaines et dans les modèles animaux. Les résultats suggèrent une nouvelle voie à suivre pour les thérapies géniques, offrant un moyen plus sûr et plus efficace de réécrire avec précision les séquences génétiques défectueuses.
Le Dr Nam a déclaré: «Tirer parti de l'autophagie pour améliorer la recombinaison homologue représente une stratégie révolutionnaire pour surmonter les limites clés des technologies actuelles d'édition de gènes». Le président de Krict, Young-Kuk Lee, a ajouté: « Cette réalisation améliore considérablement l'efficacité et la sécurité de l'édition du génome et marque une étape importante dans la progression de la thérapeutique de précision. »
Ce travail a été publié dans Nucleic Acids Research (IF: 16.7) en avril 2025.
