Des chercheurs de l'Université polytechnique de Tomsk conjointement avec leurs collègues de Saint-Pétersbourg, Hambourg et Londres ont découvert que les microcapsules polymères et hybrides recouvertes de silice sont plus efficaces pour l'édition du génome lors de l'application de CRISPR-Cas9. À l'avenir, ce développement conjoint simplifiera et augmentera considérablement l'efficacité de l'édition du génome, qui peut traiter des maladies héréditaires auparavant irrémédiables telles que la maladie d'Alzheimer, l'hémophilie et bien d'autres.
Les résultats de l'étude ont été publiés dans Nanomédecine :Nanotechnologie, Biologie et médecine .
Les répétitions palindromiques courtes espacées réglementaires en cluster / Cas9 (CRISPR-Cas9) est une technologie révolutionnaire d'édition du génome avec un potentiel énorme pour la recherche et les applications cliniques. Selon le co-auteur, le professeur Boris Fehse du Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf, les bactéries ont un système immunitaire adaptatif assurant la reconnaissance et l'éradication des virus (bactériophages) s'ils tentent de les infecter plus d'une fois. Dans ce but, les bactéries incorporent de courtes séquences du génome viral dans leur propre génome (dans la région CRISPR) et les utilisent comme matrice pour synthétiser de courts ARN complémentaires qui reconnaissent un génome de phage en utilisant le principe de verrouillage par clé (similaire aux anticorps humains reconnaissant les agents pathogènes qui tentent de infecter une personne à plusieurs reprises).
Les procédures CRISPR-Cas 9 présentent un défi de sécurité. "Ces modes de livraison sont hautement toxiques. Lorsqu'ils sont utilisés, certaines des cellules éditées meurent. Par exemple, lors de la délivrance de biomatériau par électroporation, seulement 40 à 50 pour cent des cellules survivent, " dit Alexandre Timin, l'un des principaux auteurs de l'article.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont décidé d'utiliser des capsules polymères et hybrides de 2 à 2,5 micromètres (μm) recouvertes de silice (SiO2). Ils sont chargés de matériel génétique et livrés à la cellule cible. Il les absorbe par micropinocytose, un processus dans lequel les cellules capturent des particules relativement grosses. Ainsi, les microcapsules pénètrent dans le cytoplasme des cellules et libèrent leur contenu. La coquille elle-même se dissout progressivement.
« L'efficacité d'administration de ces microcapsules est obtenue grâce à une faible toxicité. L'étude a montré que plus de 90 % des cellules survivent après la transfection. Ainsi, le pourcentage de cellules éditées est devenu significativement plus élevé par rapport à l'utilisation de liposomes pour la transfection, " dit Alexandre Timin.
Les résultats permettent aux scientifiques de conclure que les microcapsules représentent des vecteurs prometteurs pour l'application d'outils d'édition du génome. L'étape suivante, selon les chercheurs, sera l'application de CRISPR-Cas9 à l'aide de microcapsules pour fournir du matériel génétique dans des études in vivo.
