Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR), un outil d’édition de gènes, est un moyen prometteur de traiter les maladies en supprimant, ajoutant ou modifiant des sections de séquences d’acide désoxyribonucléique (ADN). C’est actuellement la méthode de manipulation génétique la plus simple, la plus flexible et la plus précise.
Un nouveau type d’outil d’édition de gènes, CRISPR-Cas13, s’est révélé prometteur dans le ciblage de l’ARN. Des études antérieures ont montré l’outil comme une méthode de traitement potentielle pour les maladies virales, y compris la maladie à coronavirus (COVID-19).
Des chercheurs du laboratoire de Neville Sanjana de l’Université de New York (NYU) et du New York Genome Center (NYGC) ont développé des ARN guides modifiés chimiquement pour un système CRISPR qui cible l’ARN au lieu de l’ADN.
La recherche, publiée dans la revue Biologie chimique cellulaire, ont démontré que la co-administration d’ARN CRISPR modifié (ARNcr) et d’enzyme Cas13 recombinante dans des complexes ribonucléoprotéiques (RNP) peut altérer l’expression des gènes dans les cellules T CD4+ et CD8+ primaires, ce qui représente une méthode efficace et puissante pour moduler les transcrits sans manipulation génétique.
Qu’est-ce que CRISPR-Cas13 ?
CRISPR-Cas13 est un outil d’édition d’ARN qui peut altérer ou éditer des séquences de protéines sans modifier le génome de la cellule. Les progrès récents de la technologie CRISPR-Cas13 montrent qu’elle peut désormais être utilisée pour localiser et réduire l’expression des gènes liés au cancer.
En dehors de cela, il a été utilisé pour traiter des maladies aiguës et réduire l’inflammation lors de la transplantation d’organes. Il met en lumière le traitement de l’ARN dans la maladie, en particulier l’édition de l’ARN et l’épissage alternatif. Comme il y a peu de changements dans les niveaux de gènes, les scientifiques peuvent explorer les possibles knockdowns de gènes pour aider à trouver mignon pour certaines maladies.
La méthode s’est également révélée prometteuse en aidant les scientifiques à explorer l’utilisation de la technologie CRISPR sur les maladies virales, y compris COVID-19, qui a maintenant provoqué une pandémie mondiale.
Modification chimique de CRISPR-Cas13
Dans la présente étude, les chercheurs visaient à explorer différentes modifications de l’ARN, en détaillant comment les guides modifiés améliorent l’efficacité de l’activité CRISPR de deux à cinq fois par rapport aux guides non modifiés.
Pour arriver aux résultats de l’étude, l’équipe a comparé plusieurs modifications chimiques de l’ARN à différentes positions pour déterminer les ARNc synthétiques qui améliorent l’efficacité du ciblage de l’ARN et la demi-vie dans les cellules humaines. Ils ont testé si des ARNr synthétiques modifiés chimiquement peuvent être délivrés dans des cellules humaines pour améliorer le knockdown du transcrit médié par Cas-13.
Les résultats de l’étude ont montré que les modifications chimiques de l’ARNcr Cas13 améliorent le knockdown du transcrit. L’équipe a également découvert que l’ajout de trois bases avec un type différent de liaison chimique les liant ensemble, appelée modification phosphorothioate, prolongeait la capacité de knockdown de la cible d’ARN de quelques jours dans les cellules humaines. Dans les cellules T primaires, la modification a provoqué une réduction de 60 à 65% de l’expression de CD46, un récepteur essentiel à la régulation du système immunitaire, par rapport à une réduction de 40 à 45% lors de l’utilisation d’un guide non modifié.
En outre, l’équipe a développé des complexes Cas13 RNP efficaces, offrant une plate-forme pour l’administration non virale de Cas13. Ils ont montré l’utilisation de l’ingénierie du transcriptome dans diverses applications, notamment le ciblage des transcrits humains endogènes, la défense antivirale contre l’agent pathogène contre COVID-19, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), et dans les cellules primaires humaines où l’édition CRISPR a été complexe.
« Notre étude met en évidence l’utilité des ARNcr optimisés et chimiquement modifiés pour une ingénierie efficace du transcriptome. Nous prévoyons que les ARNr chimiquement modifiés pour les CRISPR ciblant l’ARN seront utiles à la fois pour les diagnostics d’ARN in vitro et in vivo où l’édition d’ADN n’est pas faisable ou souhaitable », a conclu l’équipe dans l’étude.
Avec le développement d’outils de recherche, de diagnostic et de thérapie basés sur Cas13, les ARNr chimiquement modifiés peuvent améliorer l’édition d’ARN CRISPR-Cas13 pour de nombreuses applications à la fois en médecine et en biotechnologie. L’utilisation de l’outil, par exemple, peut aider à développer de meilleurs traitements et vaccins contre le COVID-19, la pandémie qui a infecté près de 200 millions de personnes dans le monde.
