Trouver de nouveaux traitements pour la dystrophie musculaire avec CRISPR-Cas9

Une nouvelle étude de l'Hôpital pour enfants de Boston a utilisé l'outil d'édition de gènes CRISPR-Cas9 pour explorer la maladie génétique mortelle appelée dystrophie facioscapulohumérale (FSHD, l'une des familles de dystrophies musculaires) et pour tester l'utilité potentielle des divers gènes impliqués. dans ce trouble. La recherche est publiée dans la revue Médecine translationnelle scientifique.

Rendu 3D Crispr DNA Editing. Crédit d'image: Nathan Devery / Shutterstock

Qu'est-ce que CRISPR-Cas9?

CRISPR-Cas9 (abréviation de répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées en grappes et protéine 9 associée à CRISPR) est une adaptation d'un système d'édition de génome naturel chez les bactéries, où des morceaux d'ADN sont retirés des envahisseurs viraux par l'hôte bactérien et convertis en réseaux d'ADN appelés tableaux CRISPR. La fonction de ces réseaux est d'assurer la reconnaissance bactérienne du virus ou de virus étroitement apparentés afin que tout retour du virus entraîne la transcription immédiate des fragments d'ARN des réseaux CRISPR. En conséquence, l'ARN est spécifiquement dirigé contre l'ADN viral, qui est ensuite découpé à l'aide de l'enzyme Cas9 ou quelque chose du genre. Cela empêche le virus de faire du mal.

Le système CRISPR-Cas9 est à juste titre à l'honneur depuis plusieurs années en raison de la facilité, de la fluidité et de la rapidité avec lesquelles il introduit des changements vitaux dans le génome d'un organisme. En tant que tel, il est considéré comme notre meilleur espoir d'insérer des gènes capables de corriger les gènes défectueux ou manquants responsables de diverses maladies génétiques.

Cependant, le système CRISPR-Cas9 s'est également révélé être un outil utile pour la détection de gènes qui soutiennent d'autres gènes plus actifs qui causent des maladies génétiques. En modifiant la manière dont ces gènes auxiliaires régulent les principaux acteurs génétiques, il pourrait être possible de concevoir de nouveaux traitements pour ces maladies.

Qu'est-ce que la FSHD?

La condition appelée FSHD est une condition incurable dans laquelle il y a une faiblesse musculaire sévère dans le visage, les omoplates et le haut des bras. Le patient ne reçoit actuellement que des soins de soutien.

La cause de la FSHD est l'activation indésirable du gène DUX4, qui n'est généralement actif que pendant le développement du fœtus. Cette activité inappropriée du gène provoque la production de la protéine DUX4 dans les cellules musculaires après la naissance. Ceci est toxique pour les cellules musculaires, provoquant leur mort et entraînant une faiblesse musculaire.

L'étude

Les scientifiques voulaient voir si l'activité du gène DUX4 pouvait être compensée ou même évitée en utilisant d'autres cibles génétiques. Ils visaient à renforcer la cellule musculaire affectée malgré la présence de la protéine toxique.

Pour savoir quel gène utiliser, ils se sont tournés vers CRISPR-Cas9. Leur objectif était simple: désactiver chaque gène du génome, un par un. À un moment donné, ils espéraient trouver un ou plusieurs gènes qui pourraient être désactivés de façon permanente dans la cellule musculaire humaine, lui permettant de continuer à vivre en présence de la protéine DUX4. En d'autres termes, explique l'auteure Angela Lek, « Nous avons essentiellement utilisé la technique de l'écran CRISPR comme raccourci pour éclairer les voies » médicamenteuses « de la FSHD. »

Les résultats

L'étude a révélé environ six gènes candidats prometteurs via le criblage CRISPR-Cas9. Certains de ces gènes étaient activés dans des conditions d'hypoxie ou de faibles niveaux d'oxygène. Une exploration plus poussée a montré que la mort cellulaire causée par DUX4 est causée principalement par l'hypoxie. Pour lutter contre cela, l'équipe a pris ces cellules musculaires et les a exposées à des molécules qui empêchent cette réponse hypoxique de se produire. Les résultats étaient encourageants: les cellules sont restées vivantes.

En d'autres termes, le chercheur Louis Kunkel dit: « Nos résultats montrent que l'élimination des gènes clés impliqués dans la signalisation de l'hypoxie peut désensibiliser les cellules à la toxicité de DUX4 et les empêcher de mourir. »

Dans la deuxième étape, les chercheurs ont ensuite cultivé des cellules musculaires de patients atteints de FSHD et les ont traités en les exposant aux mêmes composés inhibiteurs du signal d'hypoxie, les niveaux de marqueurs de maladie connus dans les cellules ont chuté de manière significative, ce qui pourrait entraîner une réduction de l'activité de la maladie.

Enfin, les enquêteurs ont travaillé avec deux modèles animaux de FSHD, sous forme de poisson zèbre. Lorsque ces poissons ont été exposés aux mêmes composés, leur structure musculaire a montré une amélioration, tout comme la fonction musculaire. Les poissons ont commencé à nager plus activement.

Implications et orientations futures

Les chercheurs sont ravis de leur découverte et ont demandé un brevet pour le protéger pendant qu'ils se lancent dans d'autres études animales. Lek a depuis quitté l'équipe et prévoit de mener des expériences de souris sur le gène FSHD. Kunkel continue de travailler sur des modèles de poisson zèbre.

Les chercheurs soulignent: « La conclusion la plus encourageante de cette étude est que nous avons découvert qu'il existe des médicaments approuvés par la FDA qui peuvent surmonter l'effet toxique de DUX4. » Ils prévoient de tester la collection de médicaments approuvés pour savoir lequel d'entre eux est le meilleur pour le traitement à long terme de cette condition chez l'homme.

Une réalisation peut-être encore plus significative est l'utilisation d'un processus qui pourrait, dans la pratique, être utilisé pour aider à découvrir des traitements pour de nombreuses autres conditions, en contribuant à leur compréhension, en trouvant des cibles de thérapie et en testant des candidats prometteurs.