Depuis cinq ans, La technologie CRISPR-Cas9 a révolutionné le domaine de l'édition de gènes en raison de sa facilité et de son faible coût. Mais bien que cette technologie trouve et coupe de manière fiable le tronçon ciblé de la séquence d'ADN, réparer cette coupe comme vous le souhaitez a été un processus aléatoire. Des taux d'erreur pouvant atteindre 50 % sont un problème particulier lorsque l'objectif est de corriger les fautes de frappe dans l'ADN qui causent une maladie génétique.

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par Krishanu Saha, professeur de génie biomédical à l'Université du Wisconsin-Madison, a rendu le correctif moins sujet aux erreurs et a publié son approche aujourd'hui (23 novembre 2017) dans la revue Communication Nature .

Par rapport à la technologie CRISPR standard, la nouvelle méthode améliore la probabilité de réécrire la séquence d'ADN exactement comme souhaité d'un facteur 10. Les chercheurs ont atteint cette précision beaucoup plus grande en tirant parti d'une colle moléculaire, appelé aptamère d'ARN, pour assembler et livrer un kit de réparation CRISPR complet sur le site de la coupe d'ADN.

"Le kit fournit non seulement les ciseaux moléculaires, mais aussi le bon modèle pour la machinerie cellulaire avec laquelle fixer l'ADN coupé, " Saha dit. "Comme l'aptamère d'ARN est fort et très stable, tout ce dont nous avons besoin est d'arriver au bon endroit dans la cellule d'un seul coup."

En technologie CRISPR standard, la protéine Cas9 dérivée de la bactérie (les ciseaux) et une molécule d'ARN guide (pour localiser la séquence d'ADN ciblée) sont délivrées à la cellule. Lorsque les ciseaux coupent la molécule d'ADN, la cellule comble l'écart avec des modèles d'ADN à proximité, mais une réécriture plus fidèle résulte de la fixation des modèles souhaités au package Cas9/ARN avec la colle moléculaire.

La nouvelle méthode présente plusieurs autres avantages par rapport à la technologie actuelle. D'abord, le kit prêt à l'emploi ne contient que des réactifs non viraux, ce qui simplifie le processus de fabrication et réduit les problèmes de sécurité pour les applications cliniques de la chirurgie génétique à l'avenir. Seconde, attacher un aptamère d'ARN au kit est beaucoup plus facile que de modifier la protéine Cas9 et offre une plus grande flexibilité.

"Nous pouvons ajouter d'autres biomolécules à ce kit, un peu comme si vous cliquiez sur un bloc LEGO supplémentaire dans une structure déjà existante, " dit Jared Carlson-Stevermer, un étudiant diplômé du laboratoire de Saha et le premier auteur de l'article.

Un exemple d'un tel bloc LEGO sont les étiquettes fluorescentes qui permettent aux chercheurs d'identifier facilement toutes les séquences d'ADN éditées avec précision dans une population de cellules.

"En repêchant ces balises, nous pouvons atteindre un taux de précision de 98 %, " dit Saha.

D'autres types de blocs LEGO pourraient aider à activer le kit de réparation dans le bon type de tissu :l'œil pour traiter les troubles rétiniens, ou les cellules musculaires des patients atteints de dystrophie musculaire. Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont corrigé une mutation spécifique dans des lignées de cellules souches dérivées d'un patient atteint de la maladie de Pompe avec une fidélité grandement améliorée. La maladie de Pompe est une maladie héréditaire rare causée par l'accumulation de molécules de sucre complexes dans les organes et les tissus musculaires.

« Les candidats à ce genre de chirurgie génétique ne manquent pas, car des dizaines de milliers de maladies sont dues à de petites erreurs de séquence qui pourraient être corrigées avec cette technologie, ", dit Saha. "Notre prochain objectif est de tester la méthode sur des modèles animaux et de travailler sur l'écriture de plus longues portions d'ADN."