Comment améliorer le fonctionnement de CRISPR ?
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Les chercheurs estiment qu’en utilisant l’enzyme Cas12a au lieu de Cas9, on pourrait améliorer sensiblement la précision de la technologie CRISPR.
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Parmi les avancées scientifiques les plus importantes de ces dernières années, on a la découverte et le développement de nouvelles façons de modifier génétiquement les êtres vivants à l’aide de la technologie CRISPR. Et des scientifiques de l’Université du Texas à Austin estiment qu’ils ont identifié une mise à jour pour la technologie qui conduirait à une édition plus précise des gènes avec une sécurité accrue qui pourrait ouvrir la voie à une édition génétique suffisamment sûre pour être utilisée chez les humains.1
Le potentiel de CRISPR-Cas9
L’équipe de biologistes moléculaires a trouvé des preuves concluantes que Cas9, l’enzyme la plus populaire actuellement utilisée dans l’édition du gène CRISPR et la première à être découverte, a moins d’efficacité et de précision qu’une des protéines CRISPR moins utilisées, appelée Cas12a. Étant donné que Cas9 est plus susceptible d’éditer la mauvaise partie du génome d’une plante ou d’un animal, perturbant les fonctions saines, les scientifiques affirment que le fait de passer à Cas12a conduirait à une édition plus sûre et plus efficace des gènes dans leur étude publiée dans la revue Molecular Cell.
L’objectif global est de trouver la meilleure enzyme que la nature nous a donnée et de la rendre encore meilleure, plutôt que de prendre la première qui a été découverte par accident selon Ilya Finkelstein, professeur adjoint de biosciences moléculaires et co-auteur de l’étude. Les scientifiques utilisent déjà CRISPR, un mécanisme naturel utilisé par les bactéries pour se défendre contre les virus, pour en apprendre davantage sur les gènes humains, modifier génétiquement les plantes et les animaux et développer des avancées scientifiques. On s’attend à ce que CRISPR conduise à de nouveaux traitements pour les maladies humaines et des rendements élevés pour les cultures tout en étant résistante à la sécheresse et aux ravageurs.
L’enzyme Cas12a
Mais les systèmes CRISPR, découverts dans la nature, ciblent parfois le mauvais endroit dans un génome, qui, appliqué aux humains, pourrait être problématique, par exemple, ne pas traiter une maladie génétique ou transformer des cellules saines en cellules cancéreuses. Certaines études antérieures ont laissé entendre que Cas12a est plus sélectif que Cas9, mais ce n’était pas concluant. L’étude actuelle selon les chercheurs, relance le débat en montrant que Cas12a est un scalpel d’édition de gène plus précis que Cas9 et en expliquant pourquoi.
L’équipe, dirigée par l’étudiante diplômée Isabel Strohkendl et le professeur Rick Russell, a découvert que Cas12a est plus sélectif, car il se lie comme un velcro à une cible génomique alors que Cas9 se lie à sa cible comme une super colle. Chaque enzyme porte une courte chaîne de code génétique écrite en ARN qui correspond à une chaîne cible de code génétique écrit dans l’ADN d’un virus. Quand il se heurte à de l’ADN, l’enzyme commence à essayer de s’y lier en formant des paires de bases, commençant à une extrémité et se frayant un chemin pour vérifier si chaque lettre d’un côté (l’ADN) correspond à la lettre adjacente de l’autre côté (l’ARN).
Une meilleure précision
Pour Cas9, chaque paire de bases se colle fermement comme une goutte de super glue. Si les premières lettres de chaque côté correspondent, alors Cas9 est déjà fortement lié à l’ADN. En d’autres termes, Cas9 prête attention aux 7 ou 8 premières lettres de la cible génomique, mais accorde moins d’attention au processus, ce qui signifie qu’il peut facilement oublier une non-correspondance dans le processus qui l’amènerait à éditer la mauvaise partie de la cible génomique.
Pour Cas12a, le fonctionnement est comme une bande Velcro. À chaque étape, les liens sont relativement faibles. Il faut une bonne correspondance tout le long de la bande pour que les deux parties se fixent assez longtemps pour créer le montage. Cela permet au processus de formation de la paire de bases d’être réversible selon Russell. En d’autres termes, Cas12a vérifie mieux chaque paire de bases avant de passer à la suivante. Après 7 ou 7 lettres, Cas9 arrête sa vérification, alors que Cas12a continue à vérifier jusqu’à environ 18 lettres.
Les chercheurs estiment que Cas12a n’est pas parfait, mais l’étude suggère également des façons de l’améliorer avec l’objectif final de créer un outil d’édition de gènes essentiellement infaillible. Dans l’ensemble, Cas12a est meilleur, mais il y avait des zones où Cas12a était encore étonnamment aveugle à certains mésappariement entre son ARN et la cible génomique selon Finkelstein. Donc, nos travaux offrent des pistes pour améliorer considérablement Cas12a.
