Dans une récente étude publiée dans la revue Médecine naturelle, les chercheurs ont recherché des remèdes ponctuels pour la cardiomyopathie hypertrophique (HCM). Ils ont utilisé un modèle murin de HCM précédemment construit, désigné sous le nom de R403Q-129SvEv, pour évaluer deux thérapies génétiques différentes, comme suit :
i) un éditeur de base d’adénine (ABE8e)
ii) une puissante nucléase Cas9 délivrée par un vecteur de virus adéno-associé (AAV).
Notez que la protéine 9 associée à des répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées (CRISPR-Cas9) utilise des séquences CRISPR, une famille de séquences d’acide désoxyribonucléique (ADN) trouvées dans les génomes de certaines bactéries, comme guide pour identifier et cliver d’autres séquences d’ADN complémentaires.
Étude : Une édition efficace du génome in vivo prévient la cardiomyopathie hypertrophique chez la souris. Crédit d’image : Catalin Rusnac/Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Bien que rare, la HCM, une maladie génétique primaire du myocarde, provoque une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG) qui augmente la fibrose myocardique. Par la suite, il augmente le risque d’insuffisance cardiaque, d’accident vasculaire cérébral et d’arrêt cardiaque soudain. Il provient de l’allèle faux-sens dominant qui altère la chaîne lourde de la myosine cardiaque, une protéine contractile (Myhc) chez l’homme.
Tous les facteurs qui influencent l’émergence de la CMH restent inconnus ; cependant, on sait que les variants alléliques pathogènes de la myosine produisent une HCM symptomatique au début de l’âge adulte lorsque l’HVG et les symptômes sont absents, ce qui présente une fenêtre d’opportunité pour des interventions potentielles visant à limiter ou à prévenir la maladie.
Bien que les médicaments et les appareils puissent aider à réduire les symptômes de la CMH, ils ne peuvent pas prévenir l’insuffisance cardiaque, principale cause de décès prématuré chez les patients atteints de CMH. La découverte de la base moléculaire de la HCM pourrait désormais permettre des interventions précoces via des thérapies géniques réalisables. L’édition de gènes via des vecteurs, tels que l’AAV, pourrait même aider à des modifications permanentes de l’ADN pour prévenir de telles maladies.
À propos de l’étude
Les souris 129SvEv (seulement des mâles) hébergeant un R403Q (un allèle variant pathogène de la HCM) imitent les principales caractéristiques de la HCM humaine, y compris la LVH. Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé ces souris, portant un résidu faux-sens hétérozygote R403Q dans leur α-cardiaque Myh6, pour étudier les effets du traitement sur la morphologie cardiaque. Ils ont utilisé des souris femelles R403Q-129SvEv pour examiner l’efficacité de l’édition de gènes. En outre, l’équipe a évalué différentes stratégies pour modifier ou faire taire l’allèle HCM chez les souris R403Q pour la prévention HCM. Pour cela, ils ont utilisé un vecteur AAV9 codé Staphylococcus aureus Cas9.
Résultats
La découverte la plus frappante de l’étude actuelle était que la correction génétique permanente de tous les cardiomyocytes n’était pas obligatoire pour empêcher l’émergence de HCM. Le séquençage des petits acides ribonucléiques nucléaires (snRNA-seq) a montré que le séquençage ciblé de Myhc6 les transcrits ont édité efficacement plus de 70 % des allèles R403Q dans les cardiomyocytes ventriculaires et ont maintenu une structure et une fonction cardiaques saines.
Les animaux de test avec des chambres inter-ou intra-cardiaques modifiées de manière variable n’ont eu aucune répercussion fonctionnelle délétère, bien que la modification génétique des oreillettes ait été moins efficace que celle des ventricules. Cela était très probablement dû à un faible débit sanguin et à une pression de perfusion dans les oreillettes qui limitaient l’administration de vecteurs. Cependant, une dose supplémentaire de traitement a amélioré l’édition auriculaire chez les patients HCM. Les chercheurs ont plaidé pour des travaux supplémentaires sur les grands animaux afin de déterminer si l’édition de gènes influence l’hémodynamique cardiaque et la vulnérabilité aux arythmies.
En outre, les chercheurs ont noté que l’administration intra-thoracique de petits ARN interférents (siARN) codant pour AAV9 chez des souris 129SvEv (régulées par le promoteur de la troponine T de poulet spécifique aux cardiomyocytes) a sélectivement réduit au silence le transcrit mutant de 25 %. De plus, son effet a empêché l’émergence de l’HVG pendant six mois avant de s’estomper.
En outre, les chercheurs ont noté que les thérapies d’éditeur de base chez les souris transgéniques atteignaient une efficacité d’édition génomique de 20 à 30 % (modérée) dans les tissus cardiovasculaires avec des vecteurs doubles AAV9, chacun contenant la moitié d’un éditeur de base d’adénine intéine fractionnée (ABE8e). Par exemple, les modifications de spectateur pourraient remplacer une lysine à la position 405 par une arginine. Dans l’ensemble, ces traitements ont empêché tous les phénotypes HCM, y compris fonctionnels et histopathologiques dans les modèles murins.
De même, ils ont exécuté une faible édition hors cible à cinq des 16 loci potentiels dans les régions génomiques introniques ou intergéniques de la souris. Au milieu d’expositions de plus longue durée à l’éditeur de gènes, un locus a atteint une efficacité d’édition d’environ 8 %. Notamment, l’édition de gènes spectateurs et hors cible n’a causé aucun résultat indésirable chez les souris traitées. Cependant, d’autres études sur des lignées cellulaires d’origine humaine et des primates non humains sont nécessaires pour caractériser les risques à long terme.
La livraison par AAV9 de la nucléase Cas9 guidée par l’ARN a effectivement inactivé l’allèle pathogène, mais avec des effets délétères dose-dépendants sur la fonction contractile, indiquant la disponibilité d’une fenêtre thérapeutique étroite. Les patients HCM ont plus de 250 résidus faux-sens de myosine et de multiples allèles variants pathogènes. Ainsi, la conception d’une approche de correction à variante unique pour le traitement HCM est difficile. Néanmoins, les résultats de l’étude ont démontré que la perturbation génique par les nucléases pouvait cibler plusieurs variants alléliques dominants de gènes spécifiques aux cardiomyocytes, tels que R403Q. Cependant, la nucléase AAV-Cas9 a également perturbé un allèle de type sauvage, qui a probablement altéré la contractilité cardiaque. À cet égard, des variants de nucléase Cas plus fidèles ou des éditeurs de gènes de premier plan pourraient s’avérer bénéfiques.
conclusion
Dans l’ensemble, l’étude a démontré la possibilité de trouver des thérapies géniques à dose unique pour corriger ou faire taire les variants pathogènes et prévenir le développement de la CMH. Ils se sont montrés efficaces et durables in vivo édition de base d’un variant mononucléotidique pathogène dans la myosine qui est abondant dans les cardiomyocytes. La correction génétique d’environ 70 % des transcriptions ventriculaires du R403Q a empêché de manière adéquate les marques histopathologiques, morphologiques et moléculaires de la HCM chez la souris.
Le développement et la traduction plus poussés de cette approche pour corriger la plupart des variants pathogènes humains pourraient guérir la HCM et d’autres cardiomyopathies génétiques. Des études cliniques récentes ont identifié des biomarqueurs pour les porteurs de variants alléliques pathogènes de HCM. Ceux-ci pourraient aider à optimiser le moment pour des interventions génétiques efficaces. Dans les essais précliniques, les chercheurs pourraient également explorer des promoteurs cardiaques plus faibles et des ABE8, par exemple ABE8.17 ou ABE8.20.
Néanmoins, la nucléase Cas9 et les interventions thérapeutiques basées sur l’ABE8e ont le potentiel de prévenir la HCM et pourraient devenir la base de traitements ponctuels pour les cardiomyopathies, y compris la HCM.
