MAGESTIC : Utilisation de CRISPR comme un traitement de texte cellulaire

Les chercheurs rapportent la création d’une nouvelle plateforme, appelée MAGESTIC, basée sur CRISPR qui transforme ce dernier en un traitement de texte cellulaire.


Les chercheurs rapportent la création d'une nouvelle plateforme basée sur CRISPR qui transforme ce dernier en un traitement de texte cellulaire.
Crédit : Irvine/NIST

En utilisant la technologie CRISPR pour couper l’ADN, on utilise la comparaison des ciseaux pour couper un article de journal. Vous pouvez découper des mots, mais il est difficile de supprimer des lettres individuelles ou de savoir instantanément comment les coupes affectent la signification du texte. Un jour, CRISPR pourrait être utilisé pour couper les mutations génétiques pathogènes chez les patients. Mais une telle médecine de précision est impossible tant que CRISPR reste un outil maladroit.1

La plateforme MAGESTIC basée CRISPR

Les chercheurs de l’Institut conjoint de métrologie et de biologie (JIMB, une collaboration entre l’Université de Stanford et l’Institut national de normalisation et de technologie, ou NIST) ont mis au point un nouveau type de plateforme CRISPR appelée MAGESTIC. Tirant son nom de l’expression Multiplexed Accurate Genome Editing with Short, Trackable, Integrated Cellular Barcodes, la nouvelle plateforme transforme CRISPR en un traitement de texte en permettant une fonction de recherche et de remplacement génétique. MAGESTIC, publié dans un papier dans Nature Biotechnology, a également multiplié par 7 la survie cellulaire au cours du processus d’édition.

Les chercheurs rapportent la création d'une nouvelle plateforme basée sur CRISPR qui transforme ce dernier en un traitement de texte cellulaire.

Crédit : Irvine/NIST

MAGESTIC est comme la commande Controle + F (trouver le texte) d’un programme de traitement de texte avec la commande Remplacer permettant un changement désiré ce qui nous permet de percer la cellule de manière très précise et de déterminer l’impact de la coupe. Ensuite, nous pouvons comparer les effets réels de chaque variante avec les effets calculés et finalement, améliorer les modèles pour prédire comment les variantes génétiques affectent la santé et la maladie selon Kevin Roy, un développeur de MAGESTIC.

Le fait d’être capable d’éditer les génomes avec CRISPR nécessite une compréhension approfondie de la façon dont les cellules réparent les coupures à différents sites à travers le génome de sorte que vous pouvez contrôler le processus au besoin. Actuellement, des mutations aléatoires peuvent se produire au niveau des sites coupés dans l’ADN de la cellule parce que les brins d’ADN se rejoignent de manière imprévisible. De plus, beaucoup de cellules ne survivent pas du tout au processus d’édition. La construction de prédictions précises pour l’édition de gènes reste, par conséquent, extrêmement difficile.

Une fonction Rechercher et Remplacer dans le génome

Ce que les chercheurs voulaient était un moyen fiable de programmer la machinerie CRISPR pour couper à des endroits désirés dans tout le génome, puis d’ordonner aux cellules d’introduire des modifications conçues sur les sites de coupe d’ADN. On peut le faire en fournissant un ADN donneur à la cellule que la machinerie de réparation de l’ADN de la cellule peut utiliser comme modèle pour remplacer la séquence originale au site de coupe. Ce n’est pas sans rappeler le fonctionnement des éditeurs pour réviser un texte en cherchant d’abord un mot ou une séquence de mots puis en le remplaçant par autre chose. Cependant, le système de réparation de l’ADN à l’intérieur de la cellule est complexe et ne se comporte pas toujours de manière prévisible comme un traitement de texte.

Le processus, par lequel la cellule recherche un ADN donneur approprié, pour réparer un site coupé est un énorme défi pour la cellule, car la machine de réparation d’ADN doit chercher parmi des millions à des milliards de paires de bases d?ADN pour trouver l’ADN donneur correct. MAGESTIC fournit une avancée majeure dans la technologie d’édition de gènes en aidant la cellule dans cette recherche en recrutant artificiellement l’ADN du donneur conçu directement sur le site coupé dans un processus appelé recrutement de donneurs actifs. Un tel recrutement a multiplié la survie cellulaire par 7 et c’est un changement qui a surpris l’équipe de recherche par son efficacité et son efficience.

Une réduction des mutations

Une autre des principales caractéristiques qui différencie MAGESTIC des approches précédentes avec l’édition CRISPR est un nouveau type de code à barres cellulaire. Les chercheurs ont traditionnellement utilisé de petits morceaux d’ADN circulaire, connu sous le nom de plasmides, pour exprimer les ARN guides et pour stocker des codes à barres pour suivre les mutations conçues dans chaque cellule. Les plasmides se multiplient à mesure que la cellule se développe et sont hérités par les deux cellules après la division cellulaire.

En théorie, ils devraient agir de la même manière que les codes à barres en noir et blanc utilisés pour suivre les articles à la caisse. Mais contrairement à la correspondance à un seul code à barres à la caisse, les codes à barres plasmidiques peuvent varier considérablement en nombre avec des valeurs comprises entre 10 et 40 dans chaque cellule. Cela peut donner une mesure inexacte de l’abondance des cellules. Dans MAGESTIC, les codes à barres sont intégrés dans les chromosomes. Cela les rend stables et faciles à trouver pour le décompte.

Même si de nombreuses avancées ont été réalisées dans le séquençage et l’édition de l’ADN au cours des 2 dernières décennies, la compréhension générale de la fonction de la séquence génomique reste clairsemée. Les scientifiques en savent très peu sur la fonction du 0,1 % de code qui varie entre les individus dans une population et est responsable des différences dans la prévalence à la maladie.

Les différences identifiant la prévalence de la maladie

MAGESTIC aidera à combler cette lacune dans la compréhension de la variation génétique naturelle en permettant que chaque variante génétique soit éditée avec précision et comparée à d’autres variantes génétiques une à une. Cela permettra de découvrir les différences génétiques qui ont un impact sur la fonction cellulaire. MAGESTIC effectue également toutes les éditions à la fois dans un seul tube à essai, chaque modification se produisant dans l’un des millions de cellules par ailleurs identiques. C’est plus efficace que les plates-formes précédentes qui nécessitaient une édition pour chaque variante dans des expériences distinctes.

Nous atteignons un état où nous avons non seulement réussi à séquencer l’ordre des paires de bases dans les génomes, mais nous pouvons aussi les modifier. Nous avons encore besoin de mieux comprendre les conséquences de nos modifications selon Lars Steinmetz de JIMB, professeur de génétique à l’Université de Stanford. Avec MAGESTIC, c’est comme si l’on pouvait faire de petites modifications sur des lettres individuelles dans un livre et voir son effet sur la signification du texte. Notre méthode permet également de placer exactement la nouvelle information la bonne page où la coupe s’est produite.

Sources

1.
Nature Biotechnology. Nature Biotechnology. 10.1038/nbt4137″ target= »_blank » rel= »noopener noreferrer »>http://dx.doi.org/10.1038/nbt4137. Published May 7, 2018. Accessed May 7, 2018.
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Jacqueline Charpentier

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.

1 réponse

  1. kStarbe dit :

    Il semble qu’il y ait un mix entre Majestic et Magestic …

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