De récentes avancées concernant la technologie d’édition génique CRISPR, issues d’une collaboration entre le MIT et l’Université Duke, ont permis d’étendre la portée de l’outil à presque tous les gènes humains, et ce avec une précision accrue. Ces progrès, amenant la capacité de modifier des gènes auparavant inaccessibles, ouvrent la voie à la véritable médecine génétique et à des applications thérapeutiques personnalisées.
CRISPR-Cas9 est surtout connu en tant qu’outil de laboratoire de manipulation de l’ADN, mais sa fonction naturelle fait partie du système immunitaire. Il permet notamment aux bactéries d’utiliser des molécules d’ARN et des protéines associées à CRISPR (Cas) pour cibler et détruire l’ADN des virus envahisseurs. Depuis sa découverte, les chercheurs se sont précipités pour développer un arsenal de nouveaux systèmes CRISPR destinés à des applications de thérapie génique et d’ingénierie du génome.
Récemment, des chercheurs de l’Université Duke et du MIT ont franchi un nouveau cap en développant des variantes de CRISPR capables de cibler une gamme plus étendue de séquences génétiques. Cette évolution promet d’élargir considérablement les horizons des traitements pour des maladies génétiques telles que le syndrome de Rett et la maladie de Huntington, de la thérapie génique au sens large et de la médecine personnalisée. Les détails ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Expansion des capacités de CRISPR
Les ingénieurs de l’Université Duke et du MIT, sous la direction de Pranam Chatterjee, ont franchi une étape cruciale dans l’évolution de la technologie CRISPR. Leur avancée promet désormais de cibler une grande majorité du génome humain. Auparavant, les systèmes CRISPR étaient limités à la modification de seulement 12,5% des gènes, en raison de contraintes spécifiques liées à la reconnaissance des séquences d’ADN.
En effet, les auteurs expliquent dans un communiqué que pour apporter des modifications au génome, les protéines Cas utilisent à la fois une molécule d’ARN — qui guide l’enzyme vers une séquence d’ADN ciblée — et un motif adjacent, PAM (une courte séquence d’ADN qui suit immédiatement la séquence d’ADN ciblée et qui est nécessaire à la liaison de la protéine Cas).
Une fois qu’un ARN guide trouve sa séquence d’ADN complémentaire et que l’enzyme Cas se lie au PAM adjacent, l’enzyme agit comme des ciseaux pour couper l’ADN, déclenchant les modifications souhaitées dans le génome. Le système CRISPR-Cas le plus courant est le Cas9, issu de la bactérie Streptococcus pyogenes (SpCas9), qui nécessite une séquence PAM de deux bases guanine (GG) consécutives.
Dans leurs recherches antérieures, Chatterjee et son équipe ont exploité des outils de bio-informatique pour identifier et développer de nouvelles variantes de la protéine Cas9, y compris Sc++, qui requiert uniquement une guanine simple dans la séquence PAM pour réaliser une coupure. Cette innovation a augmenté la capacité d’édition à environ 50% des séquences d’ADN.
Parallèlement, une équipe de Harvard, sous la direction de Benjamin Kleinstiver, professeur adjoint à la Harvard Medical School, a mis au point une autre variante, nommée SpRY. SpRY a la capacité de se lier à chacune des quatre bases d’ADN formant le PAM, avec une préférence marquée pour l’adénine et la guanine.
Face aux limites de ces deux systèmes, les chercheurs de Duke et du MIT ont fusionné leurs atouts pour créer une nouvelle variante, baptisée SpRYc. Chatterjee a souligné dans un communiqué que SpRYc permet de cibler presque la totalité du génome, avec une précision supérieure.
Bien que SpRYc soit moins rapide que ses prédécesseurs pour couper les séquences d’ADN cibles, elle s’est révélée supérieure aux enzymes traditionnelles pour modifier des sections spécifiques de l’ADN, dans le cadre d’essais. En dépit de sa portée étendue, SpRYc a également démontré une plus grande précision que SpRY.
Vers de nouvelles thérapies géniques
L’innovation SpRYc représente une avancée majeure dans l’application de la technologie CRISPR. Avec la capacité de cibler des régions du génome humain auparavant hors de portée pour l’édition génomique, SpRYc ouvre des perspectives thérapeutiques prometteuses pour des maladies complexes et difficiles à traiter, telles que le syndrome de Rett et la maladie de Huntington. Ces maladies, caractérisées par des mutations génétiques spécifiques, pourraient bénéficier de traitements personnalisés grâce à l’application ciblée de SpRYc. Cette approche pourrait non seulement corriger les mutations à l’origine de ces maladies, mais aussi potentiellement inverser certains de leurs effets dévastateurs, offrant ainsi un nouvel espoir aux patients et à leurs familles.
Au-delà de ces applications immédiates, l’élargissement des capacités de CRISPR ouvre la voie à une révolution dans le domaine de la médecine génomique. Les chercheurs et les médecins peuvent envisager de traiter une gamme beaucoup plus large de maladies génétiques, y compris celles considérées comme incurables jusqu’à présent.
Cette avancée pourrait également stimuler la recherche dans des domaines tels que la biologie du vieillissement, la résistance aux maladies et la régénération des tissus. En outre, l’amélioration de la précision et de la flexibilité de l’édition génomique ouvre des possibilités pour des interventions plus sûres et plus efficaces, réduisant ainsi les risques de modifications génétiques non désirées. À long terme, ces progrès pourraient aussi conduire à des avancées dans la compréhension et le traitement de maladies génétiques complexes.
