Percée de CRISPR : Les scientifiques peuvent désormais activer et désactiver des gènes selon leur bon vouloir
Les modifications CRISPR sont désormais totalement réversibles, et le monde ne sera plus jamais le même.
Le système d’édition de gènes CRISPR-Cas9, qui a révolutionné le génie génétique au cours de la dernière décennie, consiste à couper des brins d’ADN, un processus qui peut être assez difficile à contrôler et entraîner des modifications génétiques indésirables.
Désormais, grâce à des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology et de l’Université de Californie à San Francisco (UCSF), une nouvelle technologie d’édition de gènes appelée CRISPRoff peut changer cela, selon un communiqué de presse.
La technique, décrite dans un article publié dans Cell le 9 avril, est réversible contrairement à la CRISPR traditionnelle, et les changements introduits peuvent même être transmis à de futures lignées de cellules. Cette protéine d’édition génétique non destructive agit comme un simple interrupteur pour les gènes, recréant les avantages du système CRISPR-Cas9 largement utilisé sans endommager le matériel génétique des cellules.
« Avance rapide de quatre ans [à partir de la subvention initiale], et CRISPRoff fonctionne enfin comme envisagé de manière science-fictionnelle », déclare Luke Gilbert, coauteur principal. « C’est excitant de le voir fonctionner aussi bien dans la pratique. »
« La grande histoire ici est que nous disposons maintenant d’un outil simple qui peut réduire au silence la grande majorité des gènes », déclare Jonathan Weissman, qui est également professeur de biologie au MIT et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. « Nous pouvons le faire pour plusieurs gènes en même temps sans endommager l’ADN, avec une grande homogénéité et d’une manière qui peut être inversée. C’est un outil formidable pour contrôler l’expression des gènes. »
Génie génétique 2.0
Dans le système classique CRISPR-Cas9, il est difficile de limiter le résultat, et c’est là que les chercheurs ont vu une opportunité pour un autre type d’éditeur de gènes.
Les chercheurs ont créé une minuscule machine protéique pour construire un éditeur épigénétique capable d’imiter la méthylation naturelle de l’ADN, un mécanisme épigénétique qui se produit par l’ajout d’un groupe méthyle (CH3) à l’ADN. La machine, guidée par de petits ARN, peut tourner les groupes méthyles sur des points spécifiques du brin. Les gènes méthylés sont alors « réduits au silence », ou désactivés, d’où le nom de la machine.
Cette méthode ne modifie pas la séquence du brin d’ADN, ce qui permet aux chercheurs d’inverser l’effet de silencieux en utilisant des enzymes qui éliminent les groupes méthyles. Les chercheurs ont appelé cette méthode CRISPRon.
Les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient utiliser cet interrupteur pour cibler la majorité des gènes du génome humain. De plus, cette méthode fonctionnait pour les gènes eux-mêmes ainsi que pour les autres régions de l’ADN qui contrôlent l’expression des gènes sans coder pour les protéines.
En outre, les grandes régions méthylées appelées îles CpG, dont on pensait qu’elles étaient nécessaires au mécanisme de méthylation de l’ADN, ont également été réduites au silence par CRISPRoff.
CRISPRoff pour des applications pratiques
La méthode a été testée sur des cellules souches pluripotentes induites, c’est-à-dire des cellules qui peuvent se transformer en d’autres types de cellules dans l’organisme. Lorsque les chercheurs ont réduit au silence un gène dans les cellules souches et les ont transformées en neurones, ils ont constaté que le gène restait réduit au silence dans 90 % des cellules. Cela révèle que les cellules conservent une mémoire des modifications épigénétiques apportées par le système CRISPRoff.
Dans une autre étude, les chercheurs ont utilisé cette technologie pour faire taire dans les neurones la protéine Tau, qui peut former des amas dans le cerveau, provoquant des pertes de mémoire, et qui est impliquée dans la maladie d’Alzheimer. Ils ont constaté que, même si elle n’était pas totalement inactive, la technologie CRISPRoff pouvait être utilisée pour réduire l’expression de la protéine Tau. « Ce que nous avons montré, c’est qu’il s’agit d’une stratégie viable pour réduire Tau au silence et empêcher cette protéine d’être exprimée », déclare Weissman. « La question est donc de savoir comment administrer ce traitement à un adulte. Et cela suffirait-il vraiment à avoir un impact sur la maladie d’Alzheimer ? Ce sont là de grandes questions ouvertes, surtout la dernière. »
Les chercheurs étudient maintenant de nouvelles façons d’appliquer la technologie d’édition de gènes. « Avec cette nouvelle technologie CRISPRoff, vous pouvez [exprimer brièvement une protéine] pour écrire un programme qui est mémorisé et exécuté indéfiniment par la cellule », explique Gilbert. « Cela change la donne, de sorte que maintenant vous écrivez essentiellement un changement qui est transmis à travers les divisions cellulaires – d’une certaine manière, nous pouvons apprendre à créer une version 2.0 de CRISPR-Cas9 qui est plus sûre et tout aussi efficace, et qui peut faire toutes ces autres choses aussi. »
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
