vendredi , 15 décembre 2017

Une nouvelle technique pour améliorer la sécurité de CRISPR

Des chercheurs proposent un équipement et des logiciels afin de réduire les erreurs dans la modification génétique à l’aide l’outil CRISPR.


Une nouvelle technique pour améliorer la sécurité de CRISPR
Crédit : Jenna Luecke and David Steadman/Univ. of Texas at Austin
Des scientifiques de l’Université du Texas ont franchi une étape importante vers des remèdes plus efficaces pour la modification de gènes pour traiter des troubles allant du cancer au VIH en passant par la maladie de Huntington. Ils ont développé une technique qui permet de repérer les erreurs de modification avec la méthode CRISPR. La recherche est publiée dans la revue Cell.1

Les scientifiques utilisent déjà l’outil CRISPR pour modifier le code génétique de n’importe quel organisme. La modification de gènes basée sur CRISPR aura un impact énorme sur la santé humaine. Plus d’une douzaine d’essais cliniques utilisant CRISPR sur des cellules humaines seraient déjà en cours, mais il y a des zones d’ombres.2 En théorie, la modification de gènes devrait fonctionner comme une faute de frappe récurrente dans un document avec une fonction d’auto-correction. Mais les molécules CRISPR, des protéines qui trouvent et modifient des gènes, visent parfois les mauvais gènes. C’est comparable à la correction automatique qui transformerait des termes corrects en faute de frappe. Et la modification d’un mauvais gène pourrait créer de nouveaux problèmes en transformant des cellules saines en variantes cancéreuses.

Une image d'ADN par étiquettage fluorescent sur la surface d'une lame de séquençage génomique. Les images ont été collecté sur un microscope TIRF et utilisé dans le Chip Hybridized Affinity Mapping Platform (CHAMP). Avec CHAMP, les chercheurs ont révélé une séquence spécifique pour la liaison de la cible et la sélection de la nucléase par "Cascade", un système CRISPR-Cas de type 1 - Crédit : Stephen Jones Jr./Univ. of Texas at Austin

Une image d’ADN par étiquettage fluorescent sur la surface d’une lame de séquençage génomique. Les images ont été collecté sur un microscope TIRF et utilisé dans le Chip Hybridized Affinity Mapping Platform (CHAMP). Avec CHAMP, les chercheurs ont révélé une séquence spécifique pour la liaison de la cible et la sélection de la nucléase par “Cascade”, un système CRISPR-Cas de type 1 – Crédit : Stephen Jones Jr./Univ. of Texas at Austin

L’équipe a développé un moyen de tester rapidement une molécule CRISPR sur le génome entier d’une personne pour déterminer si la molécule pourrait interagir en dehors de sa cible. Cette nouvelle méthode représente une étape importante pour adapter les thérapies géniques aux patients individuels en garantissant la sécurité et l’efficacité. Chaque personne possède une diversité unique dans son code génétique selon Ilya Finkelstein, professeur adjoint au Département des sciences moléculaires chez UT Austin et chercheur principal du projet. En raison de cette diversité génétique, la modification de gènes humains sera toujours une thérapie personnalisée.

Les chercheurs ont développé leur propre équipement et les logiciels pour leur technique. En utilisant la technologie existante, ils ont crée CHAMP (Chip Hybridized Affinity Mapping Platform). Le coeur du test est une puce de séquençage génomique de prochaine génération qu’on utilise largement dans la recherche et la médecine. 2 autres éléments, les schémas pour un support imprimé en 3D qui maintient la puce sous un microscope et les logiciels pour analyser les résultats, sont open source. En conséquence, d’autres chercheurs peuvent facilement reproduire la technique dans des expériences impliquant CRISPR.

Le coeur de cette nouvelle technique développée par Finkelstein et ses collègues pour détecter les interactions entre CRISPR et les segments d'ADN hors cible est une lame de séquençage génomique de prochaine génération

Le coeur de cette nouvelle technique développée par Finkelstein et ses collègues pour détecter les interactions entre CRISPR et les segments d’ADN hors cible est une lame de séquençage génomique de prochaine génération

Si nous voulons utiliser CRISPR pour améliorer la santé des gens, nous devons nous assurer de minimiser les dommages collatéraux et notre méthode permet de le faire selon Stephen Jones, un chercheur postdoctoral chez UT Austin et l’un des trois co-auteurs principaux du document. Andy Ellington, professeur au Département de biologie moléculaire, est le co-auteur du papier. Il estime que cette méthode illustre également les avantages imprévisibles des nouvelles technologies.

Le séquençage du génome de la prochaine génération a été inventé pour lire les génomes, mais nous avons transformé la technologie pour permettre de caractériser comment le CRISPR interagit avec les génomes selon Ellington.

Ces travaux peuvent également aider les chercheurs à prédire les segments d’ADN avec lesquels une certaine molécule CRISPR va interagir. La raison est que les chercheurs ont découvert les règles sous-jacentes utilisées par les molécules CRISPR pour choisir leurs cibles. Par exemple, ils ont constaté que la molécule CRISPR qu’ils ont testée, appelée Cascade, accorde moins d’importance à chaque troisième lettre dans une séquence d’ADN par rapport aux autres.

Donc, si la molécule cherchait le mot “shirt”, mais qu’elle trouve “short”, alors cela ne poserait pas de problème selon Jones. Cela semble contre-intuitif, mais cela peut être utile. Le CRISPR provient d’une défense naturelle dans les bactéries pour se prémunir contre des virus qui évoluent rapidement. Une bonne défense doit anticiper les changements légers dans le code génétique viral. La connaissance de ces règles mènera à de meilleurs modèles informatiques pour prédire les segments d’ADN avec lesquels une molécule CRISPR spécifique est susceptible d’interagir. Et cela peut faire gagner du temps et de l’argent dans le développement de thérapies génétiques personnalisées.

Sources

1.
Jung C, Hawkins JA, Jones SK Jr, et al. Massively Parallel Biophysical Analysis of CRISPR-Cas Complexes on Next Generation Sequencing Chips. Cell. 2017;170(1):35-47.e13. doi: 10.1016/j.cell.2017.05.044
2.
Boom in human gene editing as 20 CRISPR trials gear up. New Scientist. https://www.newscientist.com/article/2133095-boom-in-human-gene-editing-as-20-crispr-trials-gear-up/. Accessed June 30, 2017.
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A propos de Jacqueline Charpentier

mm

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d’emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l’actualité scientifique et celle de la santé.

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