EGenesis, qui se spécialise dans la production de porcs génétiquement modifiés pour la transplantation d'organes humains, a annoncé la naissance de plusieurs animaux édités. Ils ont perdu trois gènes, en ont acquis neuf et ont également perdu 25 virus en se multipliant dans le génome. Dans le même temps, les porcs sont complètement sains et fertiles, et leurs cellules ne provoquent pas d'agression des composants du système immunitaire humain. Des essais cliniques humains de greffes sont prévus dans les années à venir. Une pré-impression de l'œuvre est publiée sur le portail bioRxiv.
Il existe trois obstacles à la transplantation d'organes humains. Le premier est la compatibilité physiologique: l'organe doit être adapté en taille, structure et fonction. En ce sens, un objet pratique est un porc, dont la plupart des organes - par exemple, le cœur ou les reins - ne diffèrent pas de manière significative des organes humains.
Le deuxième obstacle est le rejet immunitaire. Le corps humain réagit avec prudence à toute molécule inconnue, mais certains - par exemple, les sucres à la surface des cellules étrangères - provoquent une agression particulièrement forte.
Enfin, le troisième concerne les virus que chaque organisme porte dans son génome. Nous ne parlons pas de virus actifs qui provoquent des épidémies, mais de virus endogènes, c'est-à-dire ceux qui ne tuent pas la cellule, mais se multiplient uniquement dans son noyau. Mais si la cellule garde toujours ses propres virus sous contrôle, si des cellules étrangères l'infectent avec de nouveaux virus, elle ne pourra peut-être pas faire face aux conséquences de leur reproduction.
Pour que l'organe d'un porc devienne compatible avec l'homme, compte tenu de toutes ces exigences, il est nécessaire de modifier immédiatement un certain nombre de gènes. Au début, ils ont essayé d'y parvenir grâce à des KO génétiques, et le cœur d'un porc avec plusieurs KO a duré dans le corps du babouin pendant trois années entières.
Mais en 2015, le généticien américain George Church et le biologiste chinois Luhan Yang ont fondé eGenesis, une entreprise dont l'objectif était de créer des porcs modifiés par plusieurs gènes à la fois. Après un certain temps, les scientifiques dirigés par Church ont rapporté qu'ils étaient capables de nettoyer complètement les cellules de porc des rétrovirus endogènes. Maintenant, Church et Jan ont franchi l'étape suivante: créer des animaux à la fois «sans virus» et immunologiquement compatibles.
Pour ce faire, les chercheurs d'eGenesis ont dû développer un protocole en plusieurs étapes. Pour commencer, ils ont prélevé une culture de fibroblastes sur l'oreille d'un porc ordinaire. À l'aide de l'électroporation, des molécules du système CRISPR / Cas9 y ont été introduites pour découper trois gènes de l'ADN qui provoquent le rejet le plus fort du corps humain. Dans le même temps, un plasmide avec neuf nouveaux gènes déjà humains a été introduit dans les cellules, qui sont responsables de la suppression de la réponse immunitaire et des processus de coagulation sanguine. Ainsi, les cellules résultantes ne doivent pas seulement provoquer une agression immunitaire, mais également la supprimer.
Après avoir confirmé que l'édition était réussie, les scientifiques ont retiré les noyaux des fibroblastes et les ont placés dans des œufs sans noyau - une méthode de clonage établie de longue date. Les embryons se sont développés à partir des œufs, qui ont été plantés chez des mères porteuses, qui ont donné naissance à des porcelets de la première génération. Ces porcs portaient encore des virus, mais ils auraient déjà dû se révéler immunologiquement compatibles avec les humains.
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Les scientifiques ont de nouveau isolé une culture de fibroblastes de leur corps et y ont effectué la prochaine étape d'édition: encore une fois, en utilisant l'électroporation, le système CRISPR / Cas9 a été introduit dans les cellules, qui a attaqué le gène de la transcriptase inverse, une enzyme clé avec laquelle les virus endogènes se reproduisent dans le génome. Après cela, les noyaux cellulaires ont également été isolés, placés à l'intérieur des ovocytes, et les porcelets de deuxième génération ont été obtenus. Les porcs ont ainsi perdu trois gènes, en ont gagné neuf et ont également perdu vingt-cinq virus à multiplication active.
Les chercheurs ont vérifié que les porcs modifiés étaient génétiquement stables. Dans leurs cellules, huit gènes humains sur neuf étaient en fait exprimés et les gènes responsables du rejet immunitaire étaient "silencieux". Les scientifiques ont vérifié le génome animal à la recherche de traces d'édition hors cible et ont trouvé plusieurs «échecs» CRISPR / Cas9, mais ils n'ont pas affecté les régions d'ADN codant pour les protéines.
Les animaux eux-mêmes étaient physiologiquement sains et fertiles. Malgré l'interférence avec leur immunité et leur système de coagulation sanguine, leurs numérations globulaires étaient dans les limites normales. Les scientifiques n'ont également trouvé aucun effet de l'édition sur le travail du cœur, du foie et des reins des porcs.
Enfin, les chercheurs ont testé si les porcs génétiquement modifiés avaient acquis les propriétés requises pour la transplantation. Premièrement, ils ont isolé une culture cellulaire des parois des vaisseaux de porcs et l'ont traitée avec des immunoglobulines humaines: elles se lient aux cellules modifiées 90% de moins que les cellules normales. Ensuite, ces cellules ont été agies par les protéines du complément humain - elles réagissent à la présence de cellules étrangères même plus tôt que les immunoglobulines - mais le système du complément n'a pas été activé plus souvent que dans le cas de leurs propres cellules humaines.
Ainsi, les scientifiques ont réussi à créer des animaux dont les cellules ne provoquent pas d'agression immédiate de l'immunité humaine. Malgré le fait que le système immunitaire puisse réagir plus tard aux cellules étrangères, en reconnaissant sur elles des protéines plus rares, cela peut être résolu à l'aide d'immunosuppresseurs. Le montage, par contre, permet d'éviter un rejet aigu et de gagner du temps pour que l'organe s'enracine dans le corps. Dans une interview accordée à Science, Yang a précisé que la société prévoyait de se concentrer sur les tests précliniques en 2020, mais prévoyait de passer à la recherche humaine dans les cinq prochaines années.
Auteur: Polina Loseva
