Dans un épisode classique d'une comédie télévisée à l'ancienne intitulée I Love Lucy, nous voyons Lucille Ball entrer dans un travail de chaîne de montage dans une usine de bonbons. Comme le rythme de la bande transporteuse dépasse sa capacité à emballer les bonbons, la frénésie prend le dessus sur elle. Elle fourre des bonbons dans ses poches, dans son chapeau, dans sa bouche, c'est un échec.

Comme nous le savons, plus vite ne veut pas toujours dire mieux. Et la précision peut réduire considérablement la vitesse.

Parfois, bien que, les esprits innovants proposent une nouvelle stratégie qui améliore à la fois l'efficacité et la précision.

C'est ce que deux chercheurs de l'Université du Delaware ont fait dans une collaboration de deux ans, visant à améliorer un type de processus de chaîne de montage très différent qui pourrait être utile pour produire des produits tels que des produits pharmaceutiques et des biocarburants.

Wilfred Chen, le professeur Gore de génie chimique, et Emily Berckman, doctorant au Département de Chimie et Biochimie, ont publié leur nouvelle méthode dans Communications chimiques , un journal de la Royal Society of Chemistry.

La collaboration a été accélérée par le programme d'interface chimie-biologie, qui est parrainé par les National Institutes of Health et aide les doctorants à naviguer dans les concepts et les méthodes des sciences chimiques et biologiques. Le financement est également venu de la National Science Foundation.

Le but de leur travail était de concevoir une méthode plus efficace pour produire certaines réactions biochimiques dans les cellules, en particulier, la façon dont les enzymes travaillent ensemble pour favoriser ces changements dans les cellules.

Pour comprendre cela, imaginez une équipe de relais lors d'une compétition d'athlétisme, avec un membre de l'équipe après l'autre faisant avancer le témoin et le passant au suivant alors qu'ils se dirigent vers la ligne d'arrivée. Les enzymes font une partie de leur travail de cette façon dans les cellules, fonctionnant comme des catalyseurs pour accélérer les réactions et transmettre ce nouveau produit à l'enzyme suivante. Dans ce cas, les " matraques " sont les produits de ces réactions, changeant entre chaque transfert. Donc l'enzyme n°1 modifie le témoin et le passe à l'enzyme n°2, qui modifie le bâton et le transmet à l'enzyme n°3 et ainsi de suite jusqu'à l'obtention du produit souhaité.

"Imaginez que vous vouliez transmettre un produit à la personne suivante, " dit Chen. " Mais vous êtes si éloignés l'un de l'autre qu'il est difficile de le transmettre. Si vous réduisez la distance entre les différents partenaires, vous obtenez une meilleure efficacité et précision et vous réduisez la concurrence."

Dans la nature, les enzymes se regroupent souvent pour faire ce travail collaboratif de plus près, utilisant des échafaudages à base de protéines comme lieu de rassemblement et produisant ainsi une "cascade" de réactions biochimiques.

Chen et Berckman ont trouvé un moyen amélioré de contrôler la construction et le placement de ces échafaudages, ainsi que la cascade de réactions qu'ils produisent, en utilisant la nouvelle technologie génétique révolutionnaire connue sous le nom de CRISPR/Cas9.

CRISPR est un acronyme (cluster, répétitions palindromiques régulièrement espacées) qui décrit les séquences d'ADN utilisées dans le système immunitaire de certaines cellules bactériennes. Lorsque la cellule bactérienne est attaquée par un virus, il coupe un peu de l'ADN du virus et le stocke, utiliser ces informations pour reconnaître et détruire l'attaquant la prochaine fois qu'il se présente.

Le processus comprend une protéine appelée Cas9, qui se lie au segment d'ADN ciblé et le coupe à cet endroit. Les généticiens sont désormais en mesure d'utiliser ce processus pour modifier le code génétique afin d'éliminer les mutations qui causent des maladies ou d'autres dysfonctionnements.

Chen et Berckman ne modifient pas le code génétique avec CRISPR. Ils utilisent une forme modifiée de Cas9, appelé dCas9, qui n'a pas cette capacité de ciseaux mais agit comme un "super liant". Il s'accroche à toute séquence d'ADN ciblée et permet un placement précis de ces échafaudages enzymatiques et de leur cascade de réactions.

Chen a déjà utilisé dCas9 pour des applications de régulation génique et d'imagerie. Ceci est une nouvelle application.

Guidé dans son travail par l'ARN, la technique permet un nombre accru de points de fusion et un mécanisme de déverrouillage nécessaire appelé "toehold gRNA, " augmenter à la fois la précision, efficacité et prévisibilité.

"Nous avons créé une chaîne de montage plus précise, " Berckman a dit. " Nous pouvons l'allumer, maintenant nous devons pouvoir l'éteindre. Puis, finalement, vous pouvez l'appliquer à autant de voies que vous pouvez imaginer—pharmaceutiques, biocarburants, thérapies contre le cancer."