Un coup de pouce pour la précision de l'édition génomique

Un coup de pouce pour la précision de l'édition génomique

Danielle Doughty, Département de chimie, MIT*

Les chercheurs ont utilisé des cellules qui brillent en vert grâce à un gène de protéine fluorescente verte (GFP). Si Cas9 fonctionne, il perturbe le gène GFP et les cellules cessent de briller. Si LF_N-Acr bloque Cas9, les cellules continuent de briller. Ces images montrent des cellules dans différentes conditions : certaines avec Cas9 actif (qui a arrêté la lueur verte), d'autres avec Cas9 et LF_N-Acr (la lueur est restée allumée).

Image fournie par les chercheurs.

Des chercheurs du MIT et de Harvard développent un système protéique à action rapide et perméable aux cellules pour contrôler CRISPR-Cas9, réduisant ainsi les effets hors cible et faisant progresser la thérapie génique.

La récente autorisation par la FDA de la première thérapie génique basée sur CRISPR-Cas9 a marqué une étape importante dans le domaine de la biomédecine, validant l'édition génomique comme une stratégie thérapeutique prometteuse pour des maladies telles que la drépanocytose, la dystrophie musculaire et certains cancers.

Souvent comparé à des « ciseaux moléculaires », CRISPR-Cas9 permet aux scientifiques de couper l'ADN à des endroits ciblés afin de découper, réparer ou remplacer des gènes. Mais malgré sa puissance, Cas9 présente un risque critique pour la sécurité : l'enzyme active peut persister dans les cellules et provoquer des cassures involontaires de l'ADN, appelées effets hors cible, qui peuvent déclencher des mutations nocives dans des gènes sains.

Les chercheurs des laboratoires du professeur Ronald T. Raines (Département de Chimie du MIT) et du professeur Amit Choudhary (Harvard Medical School) ont mis au point un moyen précis de désactiver Cas9 une fois sa tâche accomplie, ce qui réduit considérablement les effets hors cible et améliore la sécurité clinique de l'édition génétique. Leurs conclusions sont détaillées dans un nouvel article publié cette semaine dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

« Pour "désactiver" Cas9 une fois qu'il a atteint le résultat souhaité en matière d'édition génomique, nous avons développé le premier système de protéines anti-CRISPR perméable aux cellules », a déclaré M. Raines, professeur Roger et Georges Firmenich de chimie des produits naturels. « Notre technologie réduit l'activité hors cible de Cas9 et augmente sa spécificité en matière d'édition génomique et son utilité clinique. »

Le nouvel outil, appelé LF_N-Acr/PA, utilise un système de livraison à base de protéines pour transporter rapidement et efficacement les protéines anti-CRISPR dans les cellules humaines. Si les protéines anti-CRISPR de type II (Acrs) naturelles sont connues pour inhiber Cas9, leur utilisation en thérapie a été limitée : elles sont souvent trop volumineuses ou trop chargées pour pénétrer dans les cellules, et les méthodes de livraison conventionnelles sont trop lentes ou inefficaces.

LF_N-Acr/PA surmonte ces obstacles en utilisant un composant dérivé de la toxine de l'anthrax pour introduire les Acrs dans les cellules en quelques minutes. Même à des concentrations picomolaires, le système bloque l'activité de Cas9 avec une rapidité et une précision remarquables, augmentant la spécificité de l'édition génomique jusqu'à 40 %.

M. Bradley L. Pentelute, professeur de chimie au MIT, est un expert du système de livraison de l'anthrax et est également l'auteur de l'article publié dans PNAS.

Les implications de cette avancée sont nombreuses. Avec des demandes de brevet déposées, le LF_N-Acr/PA représente un moyen plus rapide, plus sûr et plus contrôlable d'exploiter CRISPR-Cas9, ouvrant la voie à des thérapies géniques plus raffinées avec moins de conséquences imprévues.

Cette recherche a été soutenue par les National Institutes of Health et une bourse Gilliam du Howard Hughes Medical Institute attribuée à l'auteur principal Axel O. Vera, étudiant diplômé du département de chimie du MIT.

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* Source : A Boost for the Precision of Genome Editing – MIT Department of Chemistry