Dans leur article de synthèse récemment publié dans le Journal indien de biochimie clinique, un groupe d’auteurs discute des tests diagnostiques basés sur CRISPR actuellement disponibles et à venir, ainsi que de la possibilité d’utiliser le système CRISPR / Cas comme stratégie de traitement ou de prévention saillante dans la lutte contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
La pandémie inébranlable de COVID-19 est causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), qui est un nouveau membre du genre de bétacoronavirus déjà connu qui présente une similitude génétique de 79% avec le SRAS-CoV original (comme démontré par séquençage métagénomique de nouvelle génération).
Un tel nombre croissant de cas et de décès – malgré la grande disponibilité des vaccins dans notre arsenal – nous a conduits à rechercher des outils et des approches pour des méthodes de détection rapides, fiables et peu coûteuses d’une part, et de nouvelles stratégies de traitement améliorées d’autre part. .
En ce qui concerne l’approche diagnostique, la réaction en chaîne par transcription inverse-polymérase (RT-PCR) actuellement utilisée a une utilité incontestable mais certaines lacunes. En outre, du côté du traitement, le remdesivir est le seul agent antiviral entièrement approuvé pour le traitement du COVID-19, mais son utilité a été débattue.
De nouveaux outils de diagnostic, basés sur le système de répétitions palindromiques courtes / Cas (CRISPR-Cas) régulièrement espacées, pourraient être notre réponse à ce problème. Ce système complexe a été initialement identifié chez les bactéries, où il confère une protection innée contre l’invasion virale; aujourd’hui, il continue de générer des avancées significatives dans le domaine de la technologie moléculaire en combinaison avec les nouveaux outils d’édition du génome.
Comment fonctionnent les méthodes diagnostiques / thérapeutiques basées sur CRISPR?
À l’heure actuelle, les outils de modification des génomes dans les systèmes expérimentaux peuvent être regroupés en quatre classes: nucléases, transposases / recombinases, éditeurs de bases et éditeurs principaux. Le système CRISPR-Cas susmentionné comprend à la fois des nucléases ciblant l’ADN et l’ARN telles que les enzymes Cas9 et Cas13, respectivement.
En bref, les méthodes de diagnostic basées sur CRISPR dépendent principalement du concept selon lequel les acides nucléiques sont des biomarqueurs précieux pour diverses maladies. Ceci est réalisé en identifiant des séquences spécifiques associées au virus infectieux. Ensuite, l’ARN guide unique personnalisé couplé à la nucléase Cas peut cliver une cible spécifiquement afin de générer un signal lisible.
La spécificité relativement élevée des cibles ARN guides uniques permet au système CRISPR de différencier les différentes souches de virus. Un autre aspect bénéfique de cette technologie est l’utilisation de réactifs simples et de dispositifs au point de service (par exemple, l’utilisation de dosages à flux latéral sur papier).
Approches diagnostiques avancées avec CRISPR / Cas
Deux méthodes basées sur CRISPR peuvent servir de plates-formes de diagnostic potentielles pour le SARS-CoV-2: la méthode CRISPR Trans Reporter (DETECTR) ciblée par l’endonucléase d’ADN et la méthode de déverrouillage enzymatique de la sensibilité (SHERLOCK). Surtout, les protocoles explicitement décrits pour la détection du SRAS-CoV-2 peuvent être réalisés à moindre coût en une heure (voire moins).
Pour surmonter les obstacles rencontrés avec les dosages basés sur la RT-PCR en temps réel, une amplification isotherme combinée avec la technologie CRISPR-Cas12 DETECTR a été développée pour détecter rapidement le SRAS-CoV-2 dans des échantillons cliniques (c’est-à-dire en 30 ou 40 minutes). Plus précisément, la méthode DETECTR vise à détecter la présence des variants du gène de la nucléocapside (N) et de l’enveloppe (E) spécifiques du SARS-CoV-2.
Par conséquent, un résultat positif est produit si les deux gènes sont détectés, et la technique a été optimisée pour exclure les faux positifs provenant de coronavirus apparentés. En outre, le temps nécessaire pour développer et valider le test DETECTR a révélé que cette technologie pourrait être rapidement mobilisée pour diagnostiquer d’autres infections virales zoonotiques émergentes.
Percées dans le traitement du COVID-19
Les chercheurs ont rapidement adopté le mécanisme CRISPR-Cas comme stratégie de traitement viable pour modifier les anomalies génétiques dans les cellules humaines comme moyen de traiter les maladies ou comme outil indispensable en biologie chimique. Considérant qu’il confère une immunité protectrice contre les agents pathogènes envahissants (tels que les bactériophages), son utilisation comme thérapie antivirale potentielle est apparue dès le départ.
Et bien sûr, récemment, l’application de CRISPR / Cas13 a été explorée contre les cibles potentielles dans le génome viral du SRAS-CoV-2. Plusieurs protéines structurelles, non structurales et accessoires du virus ont été évaluées, qui peuvent être ciblées par le système CRISPR / Cas13 avec beaucoup plus de précision, de sensibilité et de spécificité.
Un inconvénient de cette stratégie est l’occurrence potentielle de mutations du site cible de l’ARN CRISPR, ce qui peut réduire sa puissance car les virus ont tendance à modifier leurs séquences en réponse au traitement introduit. Néanmoins, une simple modification de la séquence d’ARN CRISPR peut résoudre ce problème et ouvrira davantage la porte à la conception d’outils contre d’autres virus.
En conclusion, le système CRISPR-Cas est très prometteur pour le diagnostic et le traitement du COVID-19 et pourrait tout aussi bien changer la trajectoire du diagnostic moléculaire et de la médecine de précision. Pour l’instant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour exploiter pleinement son potentiel contre le SRAS-CoV-2 et d’autres menaces virales potentielles.
