Guérir des maladies génétiques invalidantes est l’un des grands défis de la médecine moderne. Au cours de la dernière décennie, le développement des technologies CRISPR et les progrès de la recherche en génétique ont apporté un nouvel espoir aux patients et à leurs familles, bien que la sécurité de ces nouvelles méthodes demeure une préoccupation importante.
Parution le 1er juillet dans la revue Avancées scientifiques, une équipe de biologistes de l’Université de Californie à San Diego qui comprend la chercheuse postdoctorale Sitara Roy, la spécialiste Annabel Guichard et le professeur Ethan Bier décrit une nouvelle approche plus sûre qui pourrait corriger les défauts génétiques à l’avenir. Leur stratégie, qui utilise la machinerie naturelle de réparation de l’ADN, fournit une base pour de nouvelles stratégies de thérapie génique avec le potentiel de guérir un large éventail de maladies génétiques.
Dans de nombreux cas, les personnes souffrant de troubles génétiques portent des mutations distinctes dans les deux copies des gènes hérités de leurs parents. Cela signifie que souvent, une mutation sur un chromosome aura une séquence fonctionnelle homologue sur l’autre chromosome. Les chercheurs ont utilisé les outils d’édition génétique CRISPR pour exploiter ce fait.
Le variant sain peut être utilisé par la machinerie de réparation de la cellule pour corriger la mutation défectueuse après avoir coupé l’ADN mutant. Remarquablement, cela peut être réalisé encore plus efficacement par une simple entaille inoffensive. »
Annabel Guichard, auteur principal de l’étude
Travaillant sur les mouches des fruits, les chercheurs ont conçu des mutants permettant la visualisation de cette « réparation chromosomique homologue », ou HTR, par la production de pigments dans leurs yeux. Ces mutants comportaient initialement des yeux entièrement blancs. Mais lorsque les mêmes mouches exprimaient des composants CRISPR (un ARN guide plus Cas9), elles affichaient de grandes taches rouges sur leurs yeux, signe que la machinerie de réparation de l’ADN de la cellule avait réussi à inverser la mutation en utilisant l’ADN fonctionnel de l’autre chromosome.
Ils ont ensuite testé leur nouveau système avec des variantes Cas9 appelées « nickases » qui ciblaient un seul brin d’ADN au lieu des deux. Étonnamment, les auteurs ont découvert que de telles entailles donnaient également lieu à une restauration de haut niveau de la couleur des yeux rouges presque à égalité avec les mouches saines normales (non mutées). Ils ont trouvé un taux de réussite de réparation de 50 à 70 % avec la nickase, contre seulement 20 à 30 % dans la coupe à double brin Cas9, qui génère également des mutations fréquentes et cible d’autres sites dans tout le génome (mutations dites hors cible). « Je ne pouvais pas croire à quel point le nickase fonctionnait – c’était complètement imprévu », a déclaré Roy, l’auteur principal de l’étude. La polyvalence du nouveau système pourrait servir de modèle pour fixer les mutations génétiques chez les mammifères, ont noté les chercheurs.
« Nous ne savons pas encore comment ce processus se traduira dans les cellules humaines et si nous pouvons l’appliquer à n’importe quel gène », a déclaré Guichard. « Certains ajustements peuvent être nécessaires pour obtenir une HTR efficace pour les mutations pathogènes portées par les chromosomes humains. »
La nouvelle recherche étend les réalisations antérieures du groupe en matière d’édition de précision avec des « pulsions alléliques », qui étendent les principes des pulsions génétiques avec un ARN guide qui dirige le système CRISPR pour couper les variantes indésirables d’un gène et les remplacer par une version préférée. du gène.
Une caractéristique clé de la recherche de l’équipe est que leur système basé sur la nickase provoque beaucoup moins de mutations sur et hors cible, comme cela se produit avec les modifications CRISPR plus traditionnelles basées sur Cas9. Ils disent également qu’une livraison lente et continue de composants nickase sur plusieurs jours peut s’avérer plus bénéfique que des livraisons ponctuelles.
« Un autre avantage notable de cette approche est sa simplicité », a déclaré Bier. « Il repose sur très peu de composants et les entailles d’ADN sont » douces « , contrairement à Cas9, qui produit des cassures complètes de l’ADN souvent accompagnées de mutations. »
« Si la fréquence de tels événements pouvait être augmentée soit en favorisant l’appariement interhomologue, soit en optimisant les processus de réparation spécifiques aux entailles, de telles stratégies pourraient être exploitées pour corriger de nombreuses mutations pathogènes dominantes ou trans-hétérozygotes », a déclaré Roy.
La Avancées scientifiques liste complète des auteurs de l’article : Sitara Roy, Sara Sanz Juste, Marketta Sneider, Ankush Auradkar, Carissa Klanseck, Zhiqian Li, Alison Henrique Ferreira Julio, Victor Lopez del Amo, Ethan Bier et Annabel Guichard.
Le soutien à la recherche a été fourni par les National Institutes of Health (subvention R01 GM117321), un Paul G. Allen Frontiers Group Distinguished Investigators Award et un don des Tata Trusts en Inde au Tata Institute for Genetics and Society (TIGS)-UC San Diego et TIGS Inde.
