L’édition de gènes CRISPR est une percée qui a été utilisée pour traiter des maladies telles que la drépanocytose, la leucémie et les troubles génétiques, mais elle présente des défis qui limitent sa large utilité.
L’identification de la racine de ces problèmes a conduit une équipe de recherche de Duke Health à trouver une approche améliorée de l’édition génétique qui étend ses fonctionnalités.
Dans un travail publié en ligne le 29 juin dans la revue Cell Chemical Biology, les chercheurs présentent une nouvelle façon d’identifier diverses variantes d’ARN CRISPR qui peuvent spécifiquement se concentrer sur des zones difficiles de l’ADN à cibler pour l’édition. La nouvelle approche ouvre une plus grande partie du génome pour l’édition, permettant la réparation de mutations associées à davantage de maladies.
« CRISPR est génial, mais il y a beaucoup d’endroits dans le génome humain qui ne peuvent pas être bien modifiés », a déclaré l’auteur principal Bruce Sullenger, Ph.D., professeur émérite Joseph W. et Dorothy W. Beard de chirurgie expérimentale. à la Duke University School of Medicine. Sullenger est également professeur dans les départements de pharmacologie et de biologie du cancer, de neurochirurgie, de biologie cellulaire et de génie biomédical.
Ce travail a commencé à partir de zéro pour comprendre et résoudre ce problème en utilisant de grandes bibliothèques de différents ARN CRISPR ainsi que l’informatique pour voir si nous pouvions obtenir ces outils d’édition à plus d’endroits dans le génome afin qu’ils puissent être édités et réparés au besoin.
Bruce Sullenger, Ph.D., auteur principal
Sullenger et ses collègues – notamment le premier auteur Korie Bush, Ph.D., qui a lancé l’étude en tant qu’étudiant diplômé dans le laboratoire de Sullenger – ont cherché à améliorer le processus sur lequel CRISPR s’appuie pour guider l’ARN au bon endroit sur l’ADN et faciliter la suppression ou réparer dans cette région.
Plus souvent qu’autrement, le guide, qui est une molécule d’ARN, présente un problème – il peut ne pas se plier exactement correctement ou il est autrement corrompu, de sorte que le processus d’édition ou de suppression ne peut pas se produire. Généralement, lorsque cela se produit, l’ARN guide doit être remplacé par un nouveau et le génome ne peut pas être ciblé au bon endroit.
L’équipe de Duke a plutôt trouvé un moyen de sauver un ARN guide dysfonctionnel, qui a en fait deux composants qui doivent bien fonctionner ensemble : une séquence d’ARN qui reconnaît le site cible de l’ADN et une séquence d’échafaudage qui maintient l’enzyme en place pour cliver l’ADN à la bonne conjoncture.
Ils ont trouvé plusieurs séquences d’ARN qui ont ravivé l’intégrité de l’échafaudage, démontrant que la technologie d’édition de gènes CRISPR est beaucoup plus adaptable qu’on ne le pensait auparavant.
« Nous avons trouvé de nombreuses façons de modifier le système qui donnent des combinaisons avec des efficacités d’édition améliorées sur divers sites cibles », a déclaré Bush. « Le processus est plus malléable que nous ne le pensions – nous avons fabriqué des centaines de milliers d’ARN guides. Si vous avez besoin de deux pièces pour que le processus fonctionne bien et que vous avez tellement plus d’options à choisir, vous pouvez trouver une combinaison qui fonctionne le mieux. «
Sullenger a déclaré que la découverte devrait conduire à des moyens plus sûrs et plus efficaces d’appliquer la technologie CRISPR en tant que thérapie.
« C’est comme une amélioration du traitement de texte qui vous permet de trouver et de modifier facilement toute erreur dans le texte, plutôt que de ne pouvoir modifier efficacement que certaines parties d’un texte », a déclaré Sullenger. « Surtout lorsqu’il est couplé à l’informatique, il devrait conduire à une accélération des percées pour le traitement des maladies. »
Outre Sullenger et Bush, les auteurs de l’étude incluent Giulia Corsi, Amy C. Yan, Keith Haynes, Juliana M. Layzer, Jonathan H. Zhou, Telmo Llanga et Jan Gorodkin.
La recherche a reçu le soutien des National Institutes of Health (UG3 TR002852), le
Fondation de recherche indépendante du Danemark (9041-00317B) et Fondation Novo Nordisk (NNF21OC0068988).
