La technologie d'édition des gènes utilisant le système CRISPR-Cas9 peut conduire à de nombreuses mutations indésirables. Cette conclusion a été tirée par des scientifiques du Columbia University Medical Center. "Lenta.ru" parle d'une nouvelle étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Methods.
CRISPR / Cas9 est un mécanisme moléculaire qui existe à l'intérieur des bactéries et leur permet de combattre les virus avec des bactériophages. Les CRISPR sont des «cassettes» dans l'ADN d'un micro-organisme, qui sont constituées de sections répétitives et de séquences uniques appelées espaceurs. Ces derniers sont des fragments d'ADN viral. Par essence, CRISPR peut être considéré comme une banque de données contenant des informations sur les gènes d'agents pathogènes. La protéine Cas9 utilise ces informations pour identifier correctement l'ADN étranger et le rendre inoffensif en le coupant à un endroit spécifique.
La précision de CRISPR / Cas9 lui permet d'être utilisé comme un outil d'édition de gènes beaucoup plus efficace que les méthodes existantes. Les chercheurs insèrent une cassette d'ADN contenant le gène de la protéine Cas9 et une région codant pour une molécule d'ARN de ciblage spéciale (sgRNA) dans la cellule, dans le génome de laquelle des modifications doivent être apportées. Ce dernier peut se fixer à un emplacement spécifique du génome, indiquant à Cas9 où couper. Vous pouvez ensuite insérer le gène ou le groupe de gènes souhaité dans l'espace vide, créant ainsi une cellule modifiée.
L'avantage de CRISPR / Cas9 est qu'il peut apporter des modifications précises, réduisant le nombre de coupures indésirables (effets hors cible) dans d'autres parties du génome. En outre, cela permet d'économiser du temps et de l'argent, contrairement à d'autres méthodes largement utilisées qui utilisent des enzymes nucléases. Le système CRISPR est plus adapté aux situations où plusieurs gènes défectueux doivent être corrigés à la fois, car il ne nécessite que la synthèse du sgRNA correspondant. Dans le cas des nucléases, pour chaque site d'ADN spécifique, il est nécessaire d'assembler sa propre enzyme spécifique, qui est plus longue et plus coûteuse.
CRISPR / Cas9 Crédit d'image artistique: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT
La technologie est rapidement devenue populaire, non seulement parmi les scientifiques, mais aussi dans la culture populaire. Par exemple, il apparaît dans l'intrigue de certains épisodes de la nouvelle saison de The X-Files comme une arme de destruction massive. Le directeur du renseignement national américain, James Clapper, a également exprimé son inquiétude, qui estime que le génie génétique est une menace. Cependant, toute technologie est dangereuse si elle n'est pas utilisée correctement. Par exemple, l'utilisation inepte et fréquente des antibiotiques, qui ont sauvé la vie de centaines de milliers de personnes, alimente l'émergence de super-bactéries résistantes aux antimicrobiens.
Malgré la fiction, CRISPR / Cas9 à lui seul, comme les antibiotiques, ne peut pas être utilisé comme une arme de destruction des personnes. Mais vous pouvez créer des organismes modifiés, tels que les moustiques, qui propageront le gène défectueux dans leur population, ce qui peut entraîner une forte diminution du nombre d'insectes suceurs de sang. Les biologistes insistent pour être extrêmement prudents face à de telles applications.
Les cellules immunitaires attaquent la croissance cancéreuse Photo: Steve Gschmeissner / Photothèque scientifique
Vidéo promotionelle:
Dans le même temps, de nombreuses biotechnologies estiment que la technologie permettra de traiter avec succès des maladies dangereuses, y compris celles causées par des causes génétiques. Par exemple, à la fin de 2016, la Chine avait déjà expérimenté le traitement du cancer du poumon agressif. Les cellules immunitaires du patient ont été retirées et le gène qui supprime la lutte contre les tumeurs malignes a été désactivé. La procédure de modification du génome a réussi et les cellules ont été réintroduites dans le corps du patient.
CRISPR / Cas9 a ses inconvénients. Ainsi, l'ADN cassé par des "ciseaux" moléculaires perd une partie de la séquence, ce qui empêche l'édition "ponctuelle", c'est-à-dire le remplacement d'un seul nucléotide. Les biotechnologistes créent des versions améliorées du système en surmontant ces limitations. Par exemple, des chercheurs sud-coréens ont combiné l'enzyme Cas9 avec une autre protéine, la cytidine désaminase. Cela a enseigné à CRISPR / Cas9 à effectuer des substitutions de nucléotides uniques.
Cependant, il y a un autre problème. Le fait est que cette technologie peut également introduire des mutations indésirables, et les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment cela peut être éliminé. Lorsqu'il s'agit de traiter des personnes, le risque est toujours déraisonnablement élevé: des changements secondaires dans le génome peuvent nuire considérablement à la santé.
Certains algorithmes peuvent prédire où dans le génome des remplacements inutiles peuvent être effectués. Ils fonctionnent très bien lorsque CRISPR modifie des cellules ou des tissus individuels, mais ne sont pas utilisés lorsqu'il s'agit d'organismes vivants.
Structure CRISPR / Cas9 Photo: Ian Slaymaker / Broad Institute
Par exemple, les biotechnologues de l'Université de Columbia ont utilisé la technologie pour éliminer les mutations qui déclenchent la rétinite pigmentaire. Pour cela, des cellules cutanées ont été prélevées sur le patient et reprogrammées en cellules souches. Le défaut a ensuite été corrigé à l'aide d'une cassette CRISPR. Ces cellules modifiées peuvent être converties en cellules rétiniennes et transplantées chez un patient pour restaurer la vision.
En outre, les mêmes scientifiques ont créé des souris génétiquement modifiées, qui ont reçu une injection de CRISPR au stade zygote. Les chercheurs ont ensuite séquencé (déterminé la séquence nucléotidique) l'ensemble du génome des souris. Bien que CRISPR ait corrigé avec succès un gène dans lequel le défaut provoquait la cécité, il a également introduit plus de 1 500 mutations nucléotidiques uniques et plus de 100 délétions (délétions de sections courtes) et insertions. Aucun de ces changements indésirables n'a été prédit par les algorithmes informatiques.
La modification du génome est un bon moyen de traiter les maladies héréditaires actuellement incurables. Selon Stephen Tsang, lui et ses co-auteurs estiment qu'il est important que les scientifiques du génie génétique soient conscients des dangers potentiels des mutations indésirables qui surviennent lors de l'édition de l'ADN. Ces mutations comprennent à la fois des substitutions de nucléotides dans les régions codantes du génome et dans les régions non codantes, où se trouvent des éléments régulateurs (ils contrôlent l'activité des gènes).
Malgré les mutations, les souris ont bien fait. Les biotechnologistes restent optimistes quant à la thérapie génique car toute intervention médicale a des effets secondaires. Vous avez juste besoin de savoir ce qu'ils sont. À l'avenir, cela améliorera la technologie pour minimiser les effets hors cible.
Alexandre Enikeev
