CRISPR : Modification de l’ADN en dehors d’une cellule
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Des chercheurs rapportent la découverte de CRISPR-Cpf1, un nouvel outil basé sur CRISPR, qui permet de modifier l’ADN en dehors d’une cellule dans une boite de pétri ou un tube à essai. On a des implications sur les tests personnalisé du cancer, mais également la compréhension plus fine du fonctionnement de CRISPR.
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Les scientifiques du Gene Editing Institute de Christiana Care Health System ont mis au point un nouvel outil basé sur CRISPR. Il permettrait aux chercheurs de prélever des fragments d’ADN extraits de cellules humaines, de les placer dans un tube à essai, et d’apporter rapidement et précisément des modifications multiples au code génétique selon une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans le CRISPR Journal.1
Sommaire
Modifier de l’ADN en dehors de la cellule
Les chercheurs du Gene Editing Institute, qui fait partie du Centre de recherche sur le cancer Helen F. Graham de Christiana Care, ont déclaré que leur nouvelle technologie CRISPR sans cellule est le premier outil CRISPR capable d’effectuer plusieurs éditions sur des échantillons d’ADN in vitro ce qui signifie qu’on peut le faire dans un tube à essai ou une boîte de pétri. L’avance pourrait avoir une valeur important en tant qu’outil de diagnostic en reproduisant les mutations génétiques exactes découvertes dans les tumeurs de patients cancéreux individuels.
Les mutations qui provoquent la propagation du cancer peuvent différer d’un patient à l’autre et le fait d’être capable d’identifier rapidement la mutation correcte, affectant un patient donné, permet aux cliniciens de mettre en oeuvre une stratégie de traitement plus ciblée. Avec cette nouvelle avancée, nous devrions être en mesure de travailler avec des cultures de laboratoire et d’effectuer des modifications génétiques en moins d’une journée en réduisant ainsi significativement le temps nécessaire au diagnostic par rapport aux autres outils CRISPR selon Eric Kmiec, Ph. .D., Directeur du Gene Editing Institute et auteur principal de l’étude.
Modifier plusieurs gènes à la fois
Kmiec a également déclaré que tandis que d’autres outils CRISPR sont limités à l’édition ou la réparation de courts segments de code ADN dans un seul gène, mais l’outil CRISPR de son équipe pourrait conduire à des applications capables d’éliminer et de remplacer des gènes entiers. Cela pourrait être important pour l’utilisation de CRISPR pour traiter la maladie. Kmiec a noté que certaines maladies comme l’anémie falciforme et la maladie de Huntington, impliquent un ADN défectueux dans un seul gène, mais d’autres troubles, comme la maladie d’Alzheimer et la cardiopathie, semblent impliquer des dysfonctionnements dans plusieurs gènes où la meilleure option n’est pas la modification, mais le remplacement de gène.
CRISPR est l’abréviation de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. C’est un mécanisme de défense découvert dans les bactéries qui permet aux bactéries de reconnaître et de découper l’ADN des virus envahisseurs. Les scientifiques ont appris comment manipuler ce mécanisme pour qu’il puisse être programmé essentiellement pour trouver et supprimer une séquence spécifique de code d’ADN, qui fonctionne comme un logiciel de contrôle des gènes et le remplacer par une séquence différente.
L’outil CRISPR-Cpf1
Cette capacité a généré une excitation sans précédent sur le développement de différents outils CRISPR qui pourraient produire des traitements révolutionnaires pour un large éventail de maladies en réparant un gène endommagé, en le modifiant ou en le supprimant entièrement. Dans l’étude actuelle, Kmiec et ses collègues décrivent le développement d’un outil CRISPR sans cellule qui peut modifier les gènes contenus dans un plasmide d’ADN. Un plasmide est un type de molécule d’ADN qui peut être retiré d’une cellule et maintenu et manipulé dans une boîte de Pétri ou un tube à essai.
L’étude note qu’une caractéristique essentielle du nouvel outil CRISPR est qu’il utilise une protéine appelée Cpf1, plus récemment appelée Cas12a, pour fonctionner essentiellement comme des ciseaux pour découper et insérer une ligne ciblée de code génétique. La plupart des travaux CRISPR actuels utilisent un ensemble de ciseaux différents sous la forme d’une enzyme appelée Cas9. Mais Sansbury a déclaré que CRISPR-Cas9 s’est avéré efficace pour modifier les gènes qui se trouvent à l’intérieur d’une cellule, mais il a mal fonctionné lorsque son équipe a essayé de l’utiliser dans un environnement sans cellule.
Il se pourrait qu’il y ait quelque chose dans la machinerie très complexe d’une cellule qui permette à l’enzyme Cas9 d’accomplir plus facilement des délétions et des insertions selon M. Sansbury. Mais il a très mal fonctionné dans nos extraits sans cellules. Sansbury a noté que lorsque Cas9 coupe l’ADN, le résultat peut être des “extrémités arrondies”, alors que Cpf1 produit des “extrémités collantes”. Le résultat en “arrondi” pourrait empêcher la capacité de traiter les extrémités coupées ce qui permet l’élimination ou la résection d’une section du code génétique, puis l’insertion et l’ajout d’un nouveau code.
CRISPR pour les soins quotidiens contre le cancer
Le Gene Editing Institute travaille désormais à utiliser le CRISPR-Cpf1 pour fournir quelque chose qui permet à CRISPR de fonctionner sur une puce d’ordinateur pour un partenaire commercial impliqué dans le diagnostic du cancer qui vise à générer des soins personnalisés contre le cancer.
Sansbury et Kmiec ont déclaré que leur travail avec CRISPR-Cpf1 a confirmé son utilité pour éditer de manière fiable des échantillons d’ADN faisant partie d’un test diagnostique, mais qu’il n’est pas encore complètement développé comme outil thérapeutique pour traiter directement les troubles impliquant la réparation ou la suppression de gènes dysfonctionnels chez les humains, les animaux ou les plantes.
Mais en permettant rapidement et précisément l’édition de gènes dans un tube à essai ou une boîte de pétri, ils estiment que leur outil est idéal pour révéler comment le CRISPR modifie réellement le génome, car un processus qui demeure largement mystérieux. Quand vous travaillez avec CRISPR à l’intérieur d’une cellule, vous travaillez dans une boîte noire où vous ne pouvez pas vraiment observer les engrenages des machines selon Kmiec. Vous pouvez voir les résultats, les modifications apportées aux gènes, mais pas nécessairement leur fonctionnement ce qui est important pour s’assurer que CRISPR peut être utilisé en toute sécurité pour traiter les patients.
En 2016, des scientifiques du Gene Editing Institute avaient décrit dans la revue Scientific Reports comment ils combinaient CRISPR avec de courts brins d’ADN synthétique pour améliorer considérablement la précision et la fiabilité de la technique d’édition du gène CRISPR. Appelé Excision And Corrective Therapy (EXACT), ce nouvel outil sert à la fois de template et de pansement pour la réparation d’un gène défaillant.
