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CRISPR 2.0 est là, et c'est beaucoup plus précis
Il pourrait un jour être utilisé pour traiter une gamme de maladies héréditaires. 25 octobre 2017
Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis
Vous avez probablement entendu parler du scalpel moléculaire CRISPR-Cas9, qui peut modifier ou supprimer des gènes entiers. Maintenant, les scientifiques ont développé une version plus précise de l'outil d'édition d'ADN qui peut réparer des segments encore plus petits du génome d'une personne.
Dans deux études publiées aujourd'hui, un dans La nature et un autre dans La science , des chercheurs du Broad Institute du MIT et de Harvard décrivent une nouvelle façon d'éditer l'ADN et l'ARN, appelée édition de base. L'approche pourrait un jour traiter une gamme de maladies héréditaires, dont certaines n'ont actuellement aucune option de traitement.
Le génome humain contient six milliards de lettres d'ADN, ou bases chimiques appelées A, C, G et T. Ces lettres s'apparient - A avec T et C avec G - pour former la double hélice de l'ADN. L'édition de base, qui utilise une version modifiée de CRISPR, est capable de modifier une seule de ces lettres à la fois sans interrompre la structure de l'ADN.
C'est utile car parfois, une seule paire de bases dans un long brin d'ADN est échangée, supprimée ou insérée - un phénomène appelé mutation ponctuelle. Les mutations ponctuelles représentent 32 000 des 50 000 modifications du génome humain connues pour être associées à des maladies.
Dans le La nature étude, des chercheurs dirigés par David Liu, professeur de chimie à Harvard et membre du Broad Institute, ont pu transformer un A en G. Un tel changement traiterait environ la moitié des 32 000 mutations ponctuelles connues qui causent la maladie.
Pour ce faire, ils ont modifié CRISPR afin qu'il ne cible qu'une seule base. L'outil d'édition a pu réorganiser les atomes dans un A afin qu'il ressemble plutôt à un G, incitant les cellules à fixer l'autre brin d'ADN pour terminer le changement. En conséquence, une paire de bases A-T est devenue une paire G-C. La technique réécrit essentiellement les erreurs dans le code génétique au lieu de couper et de remplacer des morceaux entiers d'ADN.
Les méthodes standard d'édition du génome, y compris l'utilisation de CRISPR-Cas9, créent des cassures double brin dans l'ADN, ce qui est particulièrement utile lorsque l'objectif est d'insérer ou de supprimer des bases d'ADN, a déclaré Liu lors d'une conférence téléphonique avec des journalistes mardi. Mais lorsque l'objectif est simplement de corriger une mutation ponctuelle, l'édition de base offre une solution plus efficace et plus propre.
Liu a déclaré que l'édition de base n'est pas censée remplacer l'édition de gènes traditionnelle avec CRISPR, mais plutôt une autre option pour modifier le génome dans le but de corriger la maladie. Si CRISPR s'apparente à une paire de ciseaux, l'édition de base ressemble plus à un crayon, a-t-il déclaré.
Auparavant, les chercheurs avaient créé des éditeurs de base capables d'effectuer le type d'échange opposé : changer un G en A. Les substitutions d'un G par un A dans certaines parties de l'ADN représentent environ 15 % des mutations ponctuelles associées à la maladie. En septembre, des chercheurs chinois ont rapporté avoir utilisé l'un de ces outils d'édition dans un embryon pour supprimer la mutation génétique responsable de l'anémie.
Travaillant sur des cellules prélevées sur des patients, Liu et ses collègues ont utilisé leur outil d'édition de base pour corriger une mutation ponctuelle qui provoque l'hémochromatose héréditaire, un trouble qui oblige le corps à absorber trop de fer des aliments. Cet excès de fer peut s'accumuler avec le temps et provoquer un cancer du foie et d'autres maladies du foie, du diabète, des maladies cardiaques ou des maladies articulaires.
Liu et son équipe ont également utilisé l'éditeur de base dans des cellules humaines pour induire une mutation qui supprime l'anémie falciforme. Dans les deux études, ils n'ont détecté pratiquement aucun effet hors cible, ni insertions ou suppressions d'ADN indésirables, ce qui pose problème avec la manière traditionnelle d'utiliser CRISPR pour modifier des gènes entiers.
Dans le nouveau La science étude, Feng Zhang, du Broad Institute et du MIT, a utilisé une méthode d'édition de base similaire pour cibler des lettres individuelles dans l'ARN, le cousin chimique de l'ADN. L'ARN se dégrade naturellement dans le corps, de sorte que l'édition de l'ARN n'entraînerait pas de modification permanente du génome d'une personne.
Ross Wilson, de l'Innovative Genomics Institute de l'Université de Californie à Berkeley, affirme que l'édition de base pourrait éventuellement être une meilleure façon de traiter certaines maladies. Il dit qu'une seule paire de bases est comme un mot dans un paragraphe de texte. Avec la technologie CRISPR conventionnelle, vous auriez à remplacer tout le paragraphe.
C'est beaucoup d'ADN à déplacer, dit-il. Avec l'édition de base, vous pouvez simplement modifier le mot unique.
Liu dit qu'il espère que l'édition de base de l'ADN et de l'ARN pourrait être utilisée comme approches complémentaires pour un large éventail d'applications thérapeutiques potentielles.
Son laboratoire explore l'édition de base pour corriger les troubles sanguins, les troubles neurologiques, la surdité héréditaire et la cécité héréditaire.