Révolutionner l'édition génique : progrès de la technologie CRISPR/Cas dans les applications biomédicales

La technologie CRISPR/Cas, initialement découverte comme un système immunitaire adaptatif chez les procaryotes permettant de reconnaître et de couper les acides nucléiques envahissants, est devenue un outil puissant pour l'édition génique dans les cellules de mammifères. La protéine SpCas9, dérivée de Streptococcus pyogenes, est la première protéine Cas réutilisée pour l'édition du génome, s'appuyant sur un ARN guide synthétique (sgRNA) pour cibler des séquences nucléotidiques spécifiques au sein du génome.

L'ARNsg comprend une séquence d'échafaudage nécessaire à la liaison de Cas9 et un espaceur personnalisable de 20 nucléotides qui définit la cible génomique. Pour induire des cassures double brin (CDB) efficaces, la séquence d'espaceur doit répondre à deux critères : elle ne doit pas s'apparier de manière complémentaire avec d'autres séquences d'ADN génomique et doit être adjacente à un motif PAM (protospacer adjacent motif), essentiel à la liaison de Cas9.

L'activité de double coupure de Cas9 repose sur ses deux sites actifs, RuvC et HNH, permettant la formation précise de cassures double brin (DSB). Les chercheurs ont développé diverses applications utilisant le système CRISPR/Cas, notamment :

1. Criblage par inactivation du génome entier : En constituant une bibliothèque complète d'ARNsg et en appliquant une pression de sélection, les chercheurs peuvent identifier les gènes essentiels à la survie cellulaire dans diverses conditions.

2. Activation et répression des gènes : En utilisant dCas9, qui est dépourvu d'activité nucléase, les chercheurs peuvent réguler l'expression des gènes en fusionnant dCas9 avec des activateurs ou des répresseurs transcriptionnels, permettant ainsi une exploration détaillée des fonctions des gènes.

3. Édition épigénétique : La protéine dCas9 peut être conçue pour modifier l'ADN ou les histones, permettant ainsi des modifications épigénétiques ciblées qui peuvent réguler à la hausse ou au silence l'expression des gènes.

4. Imagerie de la chromatine : En fusionnant dCas9 avec des protéines fluorescentes, les scientifiques peuvent visualiser des emplacements génomiques spécifiques dans des cellules vivantes, améliorant ainsi notre compréhension de la dynamique de la chromatine.

5. Identification des protéines de liaison à l'ADN/ARN : Le couplage de CRISPR/Cas avec les technologies de marquage de proximité permet l'identification des protéines interagissant avec des régions génomiques spécifiques.

6. Évolution moléculaire : Ce système permet d'introduire des mutations dans des séquences d'ADN ciblées, facilitant ainsi l'étude de la fonction des gènes sous pression de sélection.

7. Insertion par transposon : En combinant les protéines Cas avec des transposases, les chercheurs peuvent parvenir à une intégration efficace de l'ADN exogène dans le génome.

8. Suppressions de fragments importants : Le système CRISPR-Cas3 permet la suppression de longues séquences d'ADN, offrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques pour les infections virales.

9. Stockage de la mémoire : Les gRNA auto-ciblants peuvent créer des mutations permanentes qui servent de marqueurs biologiques pour des événements spécifiques, ouvrant la voie à un suivi avancé des réponses cellulaires.

10. Détection virale : Les systèmes CRISPR/Cas ont été appliqués avec succès à la détection rapide de virus, notamment le VIH et le SARS-CoV-2, améliorant ainsi les capacités de diagnostic.

11. Innovations en matière de thérapie génique : L’arrivée du CASGEVY™, premier médicament d’édition génique basé sur la technologie CRISPR/Cas9, représente une avancée majeure dans le traitement de la drépanocytose et de la β-thalassémie transfusionnelle. Ce médicament, approuvé dans plusieurs régions, illustre le potentiel de l’édition génique pour transformer les approches thérapeutiques.

Avec les progrès constants de l'édition génique, les applications de la technologie CRISPR/Cas se développent rapidement. Grâce à d'importants investissements publics dans les biotechnologies et la médecine de précision, des avancées majeures sont régulièrement réalisées dans les thérapies d'édition génique pour diverses maladies, notamment les maladies génétiques, les cancers et… Maladies auto-immunes.