jeudi , 23 novembre 2017

Des protéines anti-CRISPR réduisent les mutations hors cibles

La méthode CRISPR-Cas9 a été malmenée par une étude qui montrait le risque des mutations hors cibles. Désormais, des chercheurs montrent des protéines anti-CRISPR qui réduisent ces mutations.


Des protéines anti-CRISPR réduisent les mutations hors cibles
La protéine anti-CRISPR (rouge sur la droite) imite l'ADN et se connecte sur le site où l'enzyme de coupe Cas9 s'attaque sur l'ADN cible (sur la gauche) avant la coupe. Mais la protéine anti-CRISPR empêche Cas9 de faire des coupes répétitives pour éviter des mutations - Crédit : Fuguo Jiang, UC Berkeley
La méthode CRISPR-Cas9 se base sur une tactique développée pour se protéger des virus. Cette étude montre que les virus créent des contre-mesures, sous la forme de protéines inhibitrices appelées anti-CRISPR, qu’on peut utiliser pour réduire les mutations hors cibles de CRISPR-Cas9.

Dans une étude publiée dans la revue Science Advances, les chercheurs de l’UC Berkeley et l’UC San Francisco montrent que ces protéines anti-CRISPR réduisent les effets hors cible avec un facteur de 4.1 Elles fonctionnent comme un coupe-circuit pour désactiver CRISPR-Cas9 quand ce dernier a terminé sa tâche.

L’étude a démontré qu’une protéine anti-CRISPR particulière, appelée AcrIIA4, a réduit de 4 fois les mutations hors cible de CRISPR-Cas9. Dans cette étude, le CRISPR-Cas9 a été utilisé pour trouver, corriger et remplacer le gène mutant de l’hémoglobine qui est responsable de la drépanocytose (une maladie génétique). Et il l’a fait en optimisant la modification du gène souhaité.

Des mutations peuvent se produire à cause de la modification de gènes hors cible, mais notre papier, comme beaucoup d’autres, montre qu’on peut contrôler les effets hors cible et ce n’est pas aussi grave qu’on pourrait le penser selon Jiyung Jenny Shin du laboratoire de Jacob Corn de l’Innovative Genomics Institute et l’un des trois premiers auteurs du papier.

Dans ses expériences sur les cellules humaines en culture, Shin a constaté que l’utilisation de CRISPR-Cas9 suivi de la protéine anti-CRISPR quelques heures plus tard était le moyen le plus efficace de réduire les effets hors cible. La protéine imite l’ADN et s’attache sur Cas9 pour l’empêche de couper davantage.

Même 6 heures après l’utilisation de CRISPR, l’insertion de l’anti-CRISPR réduit de 2 fois les effets hors cible selon Shin. Sur le plan thérapeutique, vous pouvez traiter un patient avec CRISPR et ensuite, vous appliquez l’anti-CRISPR pour diminuer les effets hors cible. Le chercheur qui a découvert AcrIIA4, Joseph Bondy-Denomy de l’UC San Francisco, prévoit que ces protéines anti-CRISPR vont devenir une partie standard de la thérapie génique CRISPR et CRISPR-Cas9 afin de désactiver la modification des gènes après un délai fixe.

Ainsi, on pourrait encoder cet inhibiteur de Cas9 sur la même partie d’ADN que Cas9 avec une sorte de chronométrage afin de désactiver Cas9 après la modification du gène plutôt que de laisser Cas9 dans la cellule et risquer des effets hors cible selon déclaré Bondy-Denomy, qui est également co-auteur du papier.

La contrainte anti-CRISPR

L’équipe comprenait des chercheurs du laboratoire de Jennifer Doudna, l’une des inventrices de CRISPR-Cas9. À l’aide de la microscopie cryo-électronique, ils ont constaté que l’anti-CRISPR imite essentiellement l’ADN. Il trompe le CRISPR-Cas9 pour s’y connecter en ne lâchant jamais prise. L’inhibiteur CRISPR cible un point sur la protéine Cas9 qui est si essentiel pour la fonction de Cas9 qu’elle ne peut pas opérer pour couper l’ADN lorsqu’il est lié par l’anti-CRISPR.

L’année dernière, Bondy-Denomy avait annoncé la découverte de 4 protéines anti-CRISPR, utilisées par des virus, pour désactiver la version de la protéine Cas9 qu’on trouve dans la bactérie Listeria monocytogenes. 2 de ces protéines ont également inhibé la protéine Cas9 la plus utilisée par les chercheurs, qui est une version adaptée de la bactérie Streptococcus pyogenes qu’on connait comme SpyCas9. Une autre équipe a trouvé 3 autres protéines anti-CRISPR qui fonctionnent contre une protéine Cas9 différente, mais elle est prometteuse, car elle est adaptée de la bactérie Neisseria meningitidis.

L’étude actuelle a examiné l’effet de l’une des protéines de Listeria, l’AcrIIA4, sur une SpyCas9 chargée avec un ARN guide qui possède un ADN complémentaire pour la liaison et la coupe. La recherche à UC Berkeley et ailleurs suggère que CRISPR-Cas9 “trompe” en permanence le système de réparation d’ADN de la cellule. À mesure que l’enzyme coupe la zone cible, la cellule répare l’ADN et CRISPR-Cas9 coupe de nouveau en répétant ce cercle vicieux jusqu’à l’apparition d’une mutation dans l’ADN qui empêche la liaison enzymatique. C’est à ce moment que la molécule CRISPR-Cas9 se déplace pour trouver une autre zone de liaison.

L’étude actuelle des laboratoires de Corn et Doudna suggère que l’ajout d’un anti-CRISPR après que Cas9 ait réussi à modifier un gène cible empêcherait les mutations non intentionnelles à d’autres parties d’un génome. La désactivation de Cas9 est tout aussi importante que son activation selon Corn de l’UC Berkeley. Imaginez si vous aviez un rasoir électrique sans aucune interruption ! Pour d’éventuelles applications thérapeutiques, il est essentiel de pouvoir contrôler précisément le moment et l’endroit de l’activation de la modification de gènes. Les protéines anti-CRISPR fournissent des opportunités de désactiver complètement Cas9.

Les données de Jenny suggèrent qu’il existe une fenêtre de temps idéale pour permettre à Cas9 de faire son travail et de le désactiver ensuite selon Bondy-Denomy. Nous pouvons utiliser les protéines anti-CRISPR comme des outils pour déterminer cette fenêtre de temps pour n’importe quel type de cellule que nous voulons avec traiter avec Cas9. Concernant l’étude qui montrant des mutations hors cibles publiée dans Nature Methods, une reproduction de l’étude a montré des erreurs de méthodologie.2 Les souris utilisées par les chercheurs étaient trop proches et qu’il était normal d’avoir les mutations observées. Malgré les nombreuses critiques sur la méthodologie de cette étude, cela a incité d’autres chercheurs à améliorer CRISPR pour éviter ce type d’effets.

Sources

1.
Shin J, Jiang F, Liu J-J, et al. Disabling Cas9 by an anti-CRISPR DNA mimic. Sci Adv. 2017;3(7):e1701620. doi: 10.1126/sciadv.1701620
2.
Lareau C, Clement K, Hsu JY, et al. “Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo” are most likely pre-existing sequence variants and not nuclease-induced mutations. July 2017. doi: 10.1101/159707
N'oubliez pas de voter :
1 étoile2 étoiles3 étoiles4 étoiles5 étoiles (Pas encore de vote)
Loading...

Faites un don sur notre page Patreon

Quelle est la fiabilité de cette information ou étude ?

Aucun avis particulier

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.

Répondre

Votre adresse email ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont marqués d'une étoile *

*

Timber by EMSIEN 3 Ltd BG