Un groupe de recherche de l'Université d'Uppsala a découvert comment CRISPR-Cas9, également connu sous le nom de «ciseaux moléculaires», peut rechercher dans le génome une séquence d'ADN spécifique. Cas9 a déjà de nombreuses applications en biotechnologie et devrait également révolutionner la médecine. Les nouveaux résultats de la recherche montrent comment Cas9 peut être amélioré pour rendre les ciseaux moléculaires plus rapides et plus fiables. L'étude est publiée dans Science .

En moins d'une décennie, CRISPR-Cas9 a révolutionné la recherche biologique. Cas9 le rend possible, à des fins spécifiques, pour corriger ou modifier ('éditer') essentiellement n'importe quelle séquence d'ADN. L'espoir est que les ciseaux génétiques permettront également de guérir et de prévenir les maladies génétiques.

L'aspect passionnant de Cas9 est que la molécule peut être programmée avec un morceau de code génétique artificiel, qui peut ensuite être amené à rechercher la séquence correspondante dans le génome. Un groupe de recherche de l'Université d'Uppsala a maintenant découvert comment Cas9 trouve la bonne séquence.

«La plupart des protéines qui recherchent le code ADN peuvent reconnaître une séquence spécifique simplement en détectant l'extérieur de la double hélice d'ADN. Cas9 peut rechercher un code arbitraire, mais pour déterminer si elle est au bon endroit, la molécule doit ouvrir la double hélice d'ADN et comparer la séquence avec le code programmé. Ce qui est incroyable, c'est qu'il peut toujours rechercher l'ensemble du génome sans utiliser d'énergie, " dit Johan Elf, qui est en charge de l'étude.

Les chercheurs ont développé deux nouvelles méthodes pour mesurer le temps nécessaire à Cas9 pour trouver sa séquence cible. La première méthode a montré qu'il faut jusqu'à six heures à Cas9 pour rechercher une bactérie, c'est-à-dire à travers quatre millions de paires de bases. Ce résultat quelque peu improbable était également vérifiable au moyen de la seconde, technique indépendante. Le temps trouvé correspond également au nombre de millisecondes dont Cas9 dispose pour tester chaque position, que les chercheurs ont pu mesurer en suivant les molécules Cas9 marquées en temps réel.

« Les résultats montrent que le prix que Cas9 paie pour sa flexibilité est le temps. Pour trouver la cible plus rapidement, plus de molécules Cas9 recherchant la même séquence d'ADN sont nécessaires, " dit Johan Elf.

Les concentrations très élevées de Cas9 qui sont nécessaires pour trouver la bonne séquence dans un délai raisonnable peuvent poser de graves problèmes aux cellules que les scientifiques tentent d'alterner. Mais puisque la nature du processus de recherche est maintenant comprise, un indice important sur la façon dont le système peut être amélioré a été trouvé. En sacrifiant une partie de la flexibilité de Cas9, il serait possible de concevoir des ciseaux génétiques encore suffisamment polyvalents pour éditer divers gènes mais suffisamment rapides simultanément pour être médicalement utilisables.

« Les résultats nous ont donné des indices sur la façon dont nous pourrions parvenir à ce type de solution, dit Elfe. « La clé est dans ce qu'on appelle les « séquences PAM », qui déterminent où et à quelle fréquence Cas9 ouvre la double hélice d'ADN. Les ciseaux moléculaires qui n'ont pas besoin d'ouvrir l'hélice autant de fois pour trouver leur cible sont non seulement plus rapides mais réduiraient également le risque d'effets secondaires."