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Une nouvelle technique découvre les effets hors cible de l'édition de gènes CRISPR

Une nouvelle technique découvre les effets hors cible de l'édition de gènes CRISPR

Les chercheurs médicaux pensent avoir trouvé une technique qui permettra aux médecins et aux chercheurs d'identifier les effets hors cible de modifications génétiques spécifiques effectuées par CRISPR / Cas9, accélérant potentiellement le développement de nouvelles thérapies géniques pour les maladies majeures.

Méthode possible pour localiser les modifications de gène CRISPR non intentionnelles identifiées

CRISPR / Cas9 est un outil d'édition génique incroyablement puissant comparable à un ensemble de ciseaux qui peuvent couper des sections spécifiques d'un brin d'ADN et le remplacer par une altération préprogrammée. La technique a le potentiel de traiter toutes sortes de maux, connus et inconnus, mais le passage du laboratoire aux essais médicaux a été lent.

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C'est principalement parce que même si CRISPR est précis, il n'est pas parfait. Étant donné une paire de ciseaux et demandé de découper un carré dans le coin d'un morceau de papier d'environ 1 pouce carré et vous pouvez généralement le faire, mais comme toute personne qui a déjà eu à emballer un cadeau peut vous le dire, couper exactement où vous voulez couper n'est pas toujours facile.

Le problème est que les implications de la suppression de l'ADN et de son remplacement sont beaucoup plus désastreuses que d'emballer un cadeau d'une manière esthétique. Si vous ne coupez pas de ligne droite dans le papier d’emballage, ce n’est pas la fin du monde. Apportez des modifications involontaires à l’ADN d’une cellule et vous pourriez bien guérir la maladie que vous espériez traiter, mais vous en avez peut-être créé une autre qui deviendra symptomatique de nombreuses années plus tard, et qui pourrait être bien plus meurtrière.

On ne sait pas ce qu’une modification involontaire peut faire, surtout si vous ne savez pas où, ni même si, elle s’est produite.

En raison de cette considération, l'identification des zones qui ont été modifiées involontairement est vitale afin que ces zones puissent être restaurées si possible, et sinon, les chercheurs peuvent modifier leur technique pour éliminer la modification incriminée dans la cellule suivante, ou si tout le reste échoue, ils peuvent essayer une autre approche.

Jusqu'à présent, il n'existait pas de moyen sûr et efficace de savoir où ces domaines pourraient se trouver, mais des chercheurs des instituts Gladstone et de l'Innovative Genomics Institute (IGI), ainsi que des chercheurs du géant pharmaceutique AstraZeneca, rapportent qu'ils ont trouvé un moyen de suivre les modifications involontaires apportées par CRISPR / Cas9.

Dans une nouvelle étude publiée la semaine dernière dans la revue Science, les chercheurs ont montré comment localiser ces effets hors cible involontaires produits dans l'ADN par le processus CRISPR / Cas9 en recherchant les intervenants d'urgence envoyés par la cellule pour réparer les sections endommagées d'ADN.

Une cellule, tout comme le répartiteur des services d’urgence d’une ville, dispose de plusieurs intervenants qu’elle peut envoyer en fonction d’une situation donnée, et la présence d’un type d’intervenant sur les lieux vous donne une idée de la nature de l’urgence.

«Lorsque CRISPR fait une coupure, l'ADN est brisé», a déclaré Beeke Wienert, Ph.D., chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Bruce R. Conklin à Gladstone qui a commencé le travail alors qu'il faisait partie du laboratoire IGI de Jacob E. Corn. «Ainsi, pour survivre, la cellule recrute de nombreux facteurs de réparation de l'ADN sur ce site particulier du génome pour réparer la rupture et rejoindre les extrémités coupées ensemble.

"Nous pensions que si nous pouvions trouver les emplacements de ces facteurs de réparation de l'ADN, nous pourrions identifier les sites qui ont été coupés par CRISPR."

Trouver l'ambulance

Bien qu'il s'agisse d'une solution intuitive au problème, les chercheurs ont dû le tester pour voir s'il fonctionnerait.

La meilleure façon de le faire était d'examiner le profil complet des facteurs de réparation de l'ADN qui pourraient répondre à un appel pour réparer l'ADN endommagé et de trouver celui qui était le plus susceptible de répondre rapidement à ce type d'appel. Ils ont ensuite pu identifier le facteur de réparation recherché, MRE11 qui a toujours été l'un des premiers facteurs à répondre à leurs vérifications. De tous les premiers intervenants que vous pourriez rencontrer, les pompiers, la police, etc., vous les trouverez tous dans toutes sortes d'urgences exécutant différentes fonctions; chaque fois que vous voyez que le premier arrivé est le paramédical, vous savez qu'il y a une urgence médicale.

Dans le cas de séquences d’ADN endommagées par inadvertance, MRE11 est la version cellulaire du médecin avec un défibrillateur. En utilisant MRE11, les chercheurs ont pu développer une technique qu'ils appellent DISCOVER-Seq qui peut trouver le long du brin d'ADN et rechercher des sites où MRE11 a été trouvé.

"Le génome humain est extrêmement volumineux - si vous imprimiez la séquence d'ADN entière, vous vous retrouveriez avec un roman aussi grand qu'un bâtiment de 16 étages", explique Bruce R. Conklin, MD, chercheur principal de Gladstone et directeur adjoint de IGI. "Quand nous voulons couper l'ADN avec CRISPR, c'est comme si nous essayions de supprimer un mot spécifique sur une page particulière de ce roman."

"Vous pouvez considérer les facteurs de réparation de l'ADN comme différents types de signets ajoutés au livre", a-t-il ajouté. "Alors que certains peuvent mettre en signet un chapitre entier, MRE11 est un signet qui explore jusqu'à la lettre exacte qui a été modifiée."

La recherche non invasive est considérablement plus sûre que les alternatives

DISCOVER-Seq n'est pas la première tentative de localisation des modifications génétiques hors cible. Le problème avec les autres méthodes est cependant qu'elles ont leurs propres conséquences potentiellement négatives. La tentative de localiser les changements non intentionnels peut éventuellement tuer la cellule dont vous essayez de réparer l'ADN. Il y a aussi la considération pratique que toutes ces techniques sont effectuées sur des cellules cultivées dans un laboratoire, excluant leur utilisation dans des cellules souches dérivées de patients.

«Parce que notre méthode repose sur le processus de réparation naturelle de la cellule pour identifier les coupures, elle s'est avérée beaucoup moins invasive et beaucoup plus fiable», déclare Jacob E. Corn, Ph.D., anciennement de l'Innovative Genomics Institute, mais qui dirige un laboratoire à l'ETH Zurich.

«Nous avons pu tester notre nouvelle méthode DISCOVER-Seq dans des cellules souches pluripotentes induites, des cellules de patients et des souris, et nos résultats indiquent que cette méthode pourrait potentiellement être utilisée dans n'importe quel système, plutôt qu'en laboratoire.


Voir la vidéo: How CRISPR lets us edit our DNA. Jennifer Doudna (Juillet 2021).