Le grand complexe de molécules d'édition de gènes est difficile à introduire dans les cellules à partir d'une application externe. Les nanoparticules lipidiques biodégradables délivrent un ARNm codant pour les molécules d'édition de gènes dans la cellule Crédit :d'une animation de Visual Science et Skoltech, visual-science.com/crispr
Une collaboration de recherche entre l'Université Tufts et l'Académie chinoise des sciences a conduit au développement d'un mécanisme d'administration considérablement amélioré pour la méthode d'édition de gènes CRISPR/Cas9 dans le foie, selon une étude publiée récemment dans la revue Matériaux avancés . La livraison utilise des nanoparticules lipidiques synthétiques biodégradables qui transportent les outils d'édition moléculaire dans la cellule pour modifier avec précision le code génétique des cellules avec une efficacité pouvant atteindre 90 %. Les nanoparticules représentent l'un des outils de livraison CRISPR/Cas9 les plus efficaces signalés à ce jour, selon les chercheurs, et pourrait aider à surmonter les obstacles techniques pour permettre l'édition de gènes dans un large éventail d'applications thérapeutiques cliniques.
Le système d'édition de gènes CRISPR/Cas9 est devenu un puissant outil de recherche découvrant la fonction de centaines de gènes et est actuellement exploré comme outil thérapeutique pour le traitement de diverses maladies. Cependant, certains obstacles techniques subsistent avant que cela puisse être pratique pour des applications cliniques. CRISPR/Cas9 est un grand complexe moléculaire, contenant à la fois une nucléase (Cas9) qui peut couper les deux brins d'une séquence génomique ciblée, et un ARN « à guide unique » (sgRNA) conçu qui scanne le génome pour aider la nucléase à trouver cette séquence spécifique à éditer. Comme il s'agit d'un grand complexe moléculaire, il est difficile de délivrer CRISPR/Cas9 directement dans le noyau de la cellule, où il peut faire son travail. D'autres ont emballé les molécules d'édition dans des virus, polymères, et différents types de nanoparticules pour les faire entrer dans le noyau, mais la faible efficacité du transfert a limité leur utilisation et leur puissance pour les applications cliniques.
Les nanoparticules lipidiques décrites dans l'étude encapsulent l'ARN messager (ARNm) codant pour Cas9. Une fois que le contenu des nanoparticules, y compris le sgRNA, est libéré dans la cellule. La machinerie de fabrication de protéines de la cellule prend le relais et crée Cas9 à partir de la matrice d'ARNm, remplir le kit d'édition de gènes. Une caractéristique unique des nanoparticules est constituée de lipides synthétiques comprenant des liaisons disulfure dans la chaîne grasse. Lorsque les particules pénètrent dans la cellule, l'environnement à l'intérieur de la cellule rompt la liaison disulfure pour désassembler les nanoparticules et le contenu est libéré rapidement et efficacement dans la cellule.
Les lipides formulés avec un linker bioréductible forment la paroi de nanoparticules encapsulant l'ARNm de Cas9 plus sgRNA. En entrant dans la cellule, in vitro ou in vivo, les lieurs sont rompus et les particules se désintègrent pour la livraison du contenu et la traduction de l'ARNm en enzyme active pour l'édition du génome CRISPR/Cas9 Crédit :Qiaobing Xu, Université Tufts
« Nous commençons tout juste à voir des essais cliniques sur l'homme pour les thérapies CRISPR, " dit Qiaobing Xu, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de génie biomédical à l'Université Tufts. « Il existe de nombreuses maladies qui ont longtemps été insolubles pour lesquelles les thérapies CRISPR pourraient offrir un nouvel espoir, par exemple la drépanocytose, Dystrophie musculaire de Duchenne, la maladie de Huntington, et même de nombreux cancers. Notre espoir est que cette avancée nous fera franchir une nouvelle étape pour faire de CRISPR une approche efficace et pratique du traitement. »
Les chercheurs ont appliqué la nouvelle méthode à des souris, cherchant à réduire la présence d'un gène codant pour PCSK9, dont la perte est associée à une baisse du cholestérol LDL, et un risque réduit de maladies cardiovasculaires. "Les nanoparticules lipidiques sont l'un des vecteurs CRISPR/Cas9 les plus efficaces que nous ayons vus, " a déclaré Ming Wang, également co-auteur de l'étude et professeur à l'Académie chinoise des sciences, Laboratoire national de Pékin pour la science moléculaire. « Nous pouvons en fait réduire l'expression de PCSK9 chez la souris avec une efficacité de 80 % dans le foie, suggérant une réelle promesse pour des applications thérapeutiques."
