Dans une étude récente publiée dans Thérapie géniqueles chercheurs utilisent le système CRISPR-Cas9 pour induire la synthèse de dopamine (DA) dans le cerveau d’un modèle de rat pour la maladie de Parkinson (MP).
Étude: Médiateur d’activation synergique dirigé par CRISPR/sgRNA (SAM) comme outil thérapeutique pour la maladie de Parkinson. Crédit d’image : Sergueï Nivens / Shutterstock.com
Arrière-plan
L’incidence de la MP augmente avec l’âge et est la deuxième maladie neurologique la plus fréquente. La MP est causée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques dans le substance noire pars compacta, qui produit DA pour réguler le contrôle moteur.
L’approche optimale pour gérer la MP implique l’utilisation de lévodopa (L-DOPA), un précurseur qui facilite la formation et la substitution de DA. Il est important de noter que ce traitement a une durée d’efficacité limitée, qui s’étend généralement sur environ cinq ans.
Les astrocytes sont essentiels à la réponse immunologique du cerveau dans la MP, comme le démontrent les modèles animaux et les investigations post-mortem. La tyrosine hydroxylase (Th) est une enzyme présente dans les astrocytes qui est cruciale pour la production de DA. Auparavant, les auteurs de la présente étude ont rapporté que l’implantation de l’expression des astrocytes Th augmentait avec succès la production de DA dans la strate des modèles de PD chez le rat et le primate non humain.
Les courtes répétitions palindromiques regroupées régulièrement espacées associées à Cas (CRISPR-Cas) est une nouvelle technologie qui a révolutionné la thérapie génique. Le médiateur d’activation synergique (SAM) est un système CRISPR de deuxième génération qui active l’expression génique à l’aide d’activateurs Cas9 (dCas9) enzymatiquement inactifs et de co-transcription.
La présente étude examine les effets de l’activation du gène endogène dans la stimulation de la production de DA dans les astrocytes, suivie de l’implantation de ces cellules dans un modèle de rat de PD. Ces découvertes offrent une approche thérapeutique ciblée qui peut augmenter la période de traitement sans médicament et peut être combinée avec d’autres thérapies dans les cas avancés de MP.
À propos de l’étude
Les chercheurs ont analysé le génome du rat pour identifier les potentiels ème petites séquences guides d’acide ribonucléique (sgRNA) qui étaient hautement spécifiques et ne s’alignaient pas avec d’autres zones du génome du rat. Cela a conduit à l’identification de 13 sgARN pour ème activation des gènes.
Les niveaux d’acide ribonucléique messager Th (ARNm) dans les cellules C6 transfectées avec les sgARN Th sélectionnés ont été évalués à l’aide de la réaction en chaîne par polymérase en temps réel (RT-PCR).
La chirurgie stéréotaxique des lésions à la 6-hydroxydopamine (6-OHDA) est un modèle de rat largement utilisé pour étudier la MP. Ici, le 6-OHDA est injecté directement dans le faisceau médian du cerveau antérieur (MFB), dans lequel il détruit les neurones dopaminergiques. Les rats témoins ont subi la même procédure mais ont reçu une injection d’acide ascorbique à 0,1 % dans une solution saline.
Les rats 6-OHDA ont ensuite été implantés avec 20 000 astrocytes (AST) ou expressions d’astrocytes Th (AST-TH) dans les parties antérieure et postérieure du striatum. Avant et après la chirurgie, les rats ont subi plusieurs tests comportementaux, notamment des rotations induites par les amphétamines, des tests d’équilibre du cylindre et du faisceau incliné pour déterminer si l’implantation d’astrocytes améliorait les caractéristiques comportementales des rats hémi-Parksoniens.
Résultats de l’étude
Sur les 13 ème sgRNAs qui ont été identifiés dans l’analyse, les chercheurs ont discuté des résultats du sgRNA TH4, car il a atteint les niveaux les plus élevés d’expression de la protéine Th. Les cellules C6 et AST-TH transfectées avec l’ARNsg TH4 ont constamment libéré du DA dans le milieu de culture, ce qui n’a pas été observé dans leurs cellules non transfectées respectives. L’expression de l’ARNg TH4 a également été confirmée par immunofluorescence et analyse Western blot.
Des études comportementales ont révélé que les rats ayant reçu des astrocytes primaires présentaient un comportement circulaire significativement plus élevé que les rats ayant reçu des cellules AST-TH. De même, les rats traités avec des astrocytes témoins ont présenté des différences significatives dans l’asymétrie de placement des membres antérieurs (FPA) dans le test du cylindre par rapport aux rats transplantés AST-TH.
Le test d’équilibre du faisceau incliné, qui est utilisé pour mesurer le contrôle et l’équilibre de la motricité fine, a indiqué que les rats transplantés AST-TH présentaient des caractéristiques comportementales similaires à celles des rats non parkinsoniens.
L’analyse immunohistochimique des cerveaux de rat a indiqué que les zones du striatum qui ont été implantées avec AST-TH présentaient une expression accrue de DA, ce qui est comparable à l’absence de DA observée dans les zones lésées du cerveau. En outre, le renouvellement de DA dans les cerveaux transplantés AST-TH est resté intact, alors que le striatum traité avec des astrocytes témoins n’a présenté aucun renouvellement de DA. Ces résultats démontrent que l’AST-TH améliore le taux de métabolisme du DA dans le cerveau.
Par rapport aux cerveaux de rats qui ont été injectés avec des astrocytes témoins, ceux implantés avec AST-TH ont présenté une co-localisation de Th et de la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), cette dernière étant un biomarqueur de la neuroinflammation.
