Rudolf Cole
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Comme un ninja moléculaire, l'outil d'édition du génome CRISPR-Cas9 découpe des segments ultraspécifiques d'ADN pour éliminer les fragments indésirables de code génétique. C'est une méthode précise et prometteuse d'édition génétique largement utilisée dans la recherche scientifique. Et les scientifiques espèrent qu'il pourra un jour être utilisé pour éliminer sélectivement les gènes qui entraînent des problèmes médicaux tels que le VIH, la drépanocytose et le cancer.
Malheureusement, une nouvelle étude publiée aujourd'hui (16 juillet) dans la revue Nature Biotechnology suggère que ce jour pourrait être plus éloigné que prévu - et que la maîtrise de l'épée cellulaire de CRISPR pourrait entraîner beaucoup plus de dommages collatéraux qu'on ne le pensait auparavant..
Tout en utilisant CRISPR pour modifier l'ADN dans les cellules dérivées de souris et d'humains, les auteurs de l'étude ont constaté que d'énormes morceaux d'ADN étaient involontairement supprimés, réarrangés et mutés si gravement que les cellules perdaient leur fonction dans environ 15% des cas..
L'étude fournit le calcul le plus systématique et le plus grave des dommages génétiques potentiels causés à ce jour par la manipulation CRISPR, a déclaré l'auteur de l'étude Allan Bradley, chef de groupe principal et directeur émérite du Wellcome Sanger Institute en Angleterre. Et les résultats peuvent être une raison de repenser l'utilisation de la technologie dans les milieux cliniques jusqu'à ce que d'autres recherches puissent être effectuées, a-t-il déclaré..
"CRISPR n'est pas aussi sûr que nous le pensions", a déclaré Bradley. "Le processus de réparation de l'ADN n'est pas infaillible à 100 pour cent, et il peut y avoir des problèmes qui doivent être approfondis."
Cracking the code (ouvert)
Lorsque vous imaginez l'ADN, vous pensez probablement à une double hélice - une séquence de lettres tordue en forme d'échelle portant votre information génétique. Chaque échelon de l'échelle se compose de deux nucléotides liés (minuscules molécules organiques) connus sous le nom de paire de bases. Votre génome complet contient environ 3 milliards de ces paires de bases, réparties entre 23 paires de chromosomes présentes dans chaque cellule de votre corps.
L'ordre précis de ces paires de bases constitue votre code génétique unique. Les mutations de ce code - par exemple, si une paire de bases est manquante ou à l'envers - peuvent entraîner la perte de fonction de divers gènes, entraînant parfois des troubles génétiques tels que la fibrose kystique, l'hémophilie et de nombreux types de cancer.
CRISPR a été conçu pour éliminer les défauts génétiques ultraspécifiques comme ceux-ci en coupant des séquences ciblées d'ADN avec une enzyme de type scalpel appelée Cas9. Après que Cas9 ait coupé l'ADN à l'endroit désigné, ce segment d'ADN commence naturellement à se réparer. Grâce à cette méthode, les gènes problématiques peuvent être rapidement éliminés, et parfois des séquences génétiques personnalisées peuvent même être ajoutées au site de rupture avant que l'ADN ne se scelle à nouveau..
Des études antérieures sur CRISPR n'ont pas montré de nombreuses mutations génétiques imprévues causées par cette action de tranchage précise, mais ces études n'ont peut-être pas été assez approfondies, a déclaré Bradley..
«Les conséquences des [mutations induites par CRISPR] peuvent être littéralement à des millions de paires de bases loin du site de rupture», a déclaré Bradley.
Dans leur nouvelle étude, Bradley et ses collègues ont utilisé CRISPR pour éditer une série de cellules souches dérivées de souris, puis ont systématiquement examiné les paires de bases d'ADN des cellules, s'éloignant de plus en plus du site de coupe. Grâce à cette approche méticuleuse, les chercheurs ont découvert qu'environ 15% des cellules étudiées étaient tellement mutées qu'elles perdaient leur fonction..
«Dans la forme la plus simple, ces mutations sont des suppressions de grandes quantités d'ADN», a déclaré Bradley (dans certains cas, des milliers de paires de bases d'ADN ont disparu après avoir été manipulées par CRISPR). "Mais il existe également des versions beaucoup plus complexes."
Par exemple, a déclaré Bradley, l'équipe a détecté des cas où des séquences de code génétique ont été «brouillées» ou insérées dans le brin à l'envers. Dans certains cas, de longues séquences d'ADN qui auraient dû être éloignées de milliers de paires de bases ont été par inadvertance cousues dans le site de coupe CRISPR. Dans d'autres cas, des séquences de code nulle part près du site de coupe - certaines situées à des millions de paires de bases - ont été mutées de la même manière.
Après avoir examiné de nombreux endroits différents le long de l'ADN de la cellule, l'équipe s'est ensuite tournée vers d'autres types de cellules, y compris des cellules souches d'origine humaine cultivées en laboratoire, pour voir si le modèle de dommage était répété. Leurs observations sont restées cohérentes: environ 15% des cellules manipulées par CRISPR étaient involontairement mutées de manière dramatique.
Une coupe aléatoire
En fin de compte, les conséquences précises de ces mutations sont difficiles à estimer, car différents types de cellules utilisent différentes opérations pour réparer leur ADN..
"Parce que vous avez un processus de réparation aléatoire pour rejoindre l'ADN, je pense que tout est potentiellement possible lorsque vous regardez des milliards d'événements différents", a déclaré Bradley.
Alors, qu'est-ce que cela signifie pour les futures recherches CRISPR? Pour Bradley, les résultats de cette étude ne devraient pas discréditer CRISPR-Cas9 en tant qu'outil de recherche génétique prometteur, mais devraient rendre les scientifiques prudents lorsqu'ils envisagent d'utiliser l'outil d'édition de gènes dans un contexte clinique..
Maria Jasin, une chercheuse du Memorial Sloan Kettering Cancer Center qui n'a pas participé à l'étude, a accepté. "Cette étude montre que des recherches supplémentaires et des tests spécifiques sont nécessaires avant que CRISPR-Cas9 ne soit utilisé en clinique", a déclaré Jasin dans un communiqué..