Les systèmes CRISPR-Cas gagnent en flexibilité locale, conservent leur spécificité globale :

Dans l’édition du génome, il est possible d’avoir trop d’une bonne chose – une bonne chose connue sous le nom de spécificité. Habituellement, la spécificité est très recherchée. Cela aide à minimiser le potentiel d’effets hors cible. Cependant, la spécificité peut avoir un inconvénient. Cela peut rendre plus difficile la reconnaissance des séquences d’ADN qui contiennent des polymorphismes naturels.

Considérez les implications pratiques. Par exemple, si un système d’édition du génome est hautement spécifique, il peut cibler un gène particulier tout en ignorant les variations légèrement différentes de ce gène. De plus, dans les applications de diagnostic, les outils d’édition du génome peuvent être trop précis, ne détectant qu’un seul des nombreux agents pathogènes étroitement liés.

Pour éviter de tels problèmes, des chercheurs de l’Université de Toronto ont développé des systèmes d’édition du génome CRISPR-Cas un peu moins discriminants, du moins lorsqu’il est plus ou moins au bon endroit. Ces systèmes ont une petite marge de manœuvre car ils intègrent des ARN guides qui substituent des bases « universelles » à une ou plusieurs des quatre bases d’ARN habituelles.

Qu’elle soit naturelle ou synthétique, une base universelle est indiscriminée. C’est-à-dire qu’il est prêt à s’associer à des bases d’autres types, pas seulement à des bases d’un type particulier.

“Cela fonctionne comme un astérisque ou un caractère générique dans une recherche numérique, dans les domaines où nous nous attendons à des variations ou ne disposons pas de données”, a déclaré Basil Hubbard, PhD, professeur agrégé de pharmacologie et de toxicologie à l’Université de Toronto. «Avec la thérapeutique, nous pouvons cibler des variantes communes du même gène d’une personne à l’autre, comme les polymorphismes d’un seul nucléotide. Pour le diagnostic, nous pouvons détecter plusieurs variantes évoluées du même pathogène. »

Hubbard a été le chercheur principal d’un projet de recherche qui a abouti à un nouvel article, “Les ARN guides contenant des bases universelles permettent la reconnaissance Cas9 / Cas12a des séquences polymorphes.” Cet article, paru dans : Communication Nature :a introduit une stratégie pour étendre les capacités de CRISPR-Cas à la reconnaissance des “cibles d’acide nucléique à forte variabilité et celles pour lesquelles seules des informations de séquence incomplètes sont disponibles”.

“[We] démontrent que Cas9 peut tolérer l’inclusion de bases universelles dans des ARN guides individuels, permettant le ciblage simultané de séquences polymorphes », ont rapporté les auteurs de l’article. « Nous démontrons l’applicabilité de cette technologie au ciblage de plusieurs SNP humains naturels avec des ARN guides individuels et à la conception de sondes DETECTR basées sur Cas12a/Cpf1 capables d’identifier plusieurs variantes évoluées du gène de la protéase du VIH.

Les thérapies expérimentales CRISPR ont montré leur potentiel pour éliminer les troubles génétiques, notamment l’anémie falciforme et la dystrophie musculaire. Mais ces thérapies ne fonctionnent pas toujours en partie à cause des variations génétiques naturelles entre les individus, selon certaines études.

Hubbard a déclaré que l’approche de son groupe pourrait aider à résoudre ce problème, mais qu’elle fonctionne actuellement mieux in vitro et qu’elle devrait fonctionner plus rapidement dans l’environnement cellulaire, peut-être avec une enzyme Cas repensée.

La technologie est plus prometteuse pour une application immédiate dans le diagnostic. Le laboratoire de Hubbard a testé la fonction du système dans huit variantes du VIH, chacune présentant une résistance variable aux médicaments antiviraux actuels. Un guide-ARN standard sans bases universelles n’a détecté que trois des huit variantes, tandis qu’un système avec seulement trois substitutions de bases universelles a trouvé les huit variantes.

“Il existe une énorme diversité parmi les agents pathogènes, en particulier les virus et les bactéries, et ils évoluent très rapidement”, a souligné Hubbard. “Le système fonctionne très bien pour détecter ce type de variation, et nous pensons qu’il pourrait être utile dans toutes les conditions cliniques.”

Hubbard a eu l’idée d’utiliser des bases universelles tout en travaillant à rendre les systèmes CRISPR-Cas plus spécifiques. Son laboratoire, alors basé à l’Université de l’Alberta, a montré que l’insertion d’acides nucléiques synthétiques ou “xéno” dans les ARN guides pouvait réduire considérablement l’édition de gènes hors cible avec CRISPR-Cas9. (Hubbard a déménagé son laboratoire à l’Université de Toronto l’automne dernier.)

Les effets hors cible qui coupent un gène incorrect pourraient avoir des conséquences néfastes sur la santé d’un patient, y compris le développement de cancers.

“Notre étude actuelle nous donne plus d’options pour adapter la spécificité CRISPR”, a affirmé Hubbard. “Il est important de noter que la spécificité de ce système n’est perturbée que dans la région où nous incorporons des bases universelles et est préservée dans d’autres zones de la séquence, minimisant ainsi les effets hors cible.”

Le laboratoire de Hubbard a déposé un brevet sur la technologie et cherche à s’associer à une société spécialisée dans les diagnostics CRISPR. Il espère que le système contribuera à fournir un moyen rapide, précis et rentable de diagnostiquer plusieurs maladies, dont la COVID-19.

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