Un nouvel outil pour la manipulation des gènes
C'est une technique très flexible que les chercheurs peuvent utiliser pour modifier facilement l'expression des gènes afin de mieux comprendre leur fonction.
Qu'est-ce que CRISPR?
CRISPR est l'abréviation de Répétitions Palindromiques Courtes Régulièrement Interspaced - un nom incroyablement ennuyeux pour une technologie passionnante. Pourquoi le nom ennuyeux? C'est parce que, quand ils ont été découverts à la fin des années 1980 dans les bactéries, personne ne savait ce que les courts tronçons d'ADN répétés séparés par des séquences d'ADN aléatoires étaient pour. Ils étaient juste une caractéristique étrange dans l'ADN génomique de certaines bactéries.
Il a fallu près de 20 ans avant que Jennifer Doudna, de l'Université de Californie, découvre que ces séquences correspondent à des parties de certains ADN viraux qui ont infecté la bactérie. Il s'est avéré que les séquences CRISPR étaient une sorte de système immunitaire pour les bactéries.
Comment ça marche?
Doudna et sa collaboratrice, Emmanuelle Charpentier, ont finalement découvert que, lorsqu'elles étaient infectées par un virus, les bactéries qui avaient ces courtes séquences d'ADN répétées correspondant à l'ADN viral les utilisaient pour fabriquer de l' ARN lié à l'ADN du virus envahisseur.
Ensuite, un deuxième morceau d'ARN fait à partir de l'ADN aléatoire qui a séparé les répétitions CRISPR a interagi avec une protéine appelée Cas9. Cette protéine cliverait l'ADN du virus et inactiverait le virus.
Les chercheurs ont rapidement réalisé qu'ils pourraient exploiter cette capacité de CRISPR pour couper des séquences d'ADN spécifiques pour éliminer les gènes.
Bien qu'il existe d'autres techniques, telles que les nucléases à doigts de zinc et TALENS qui peuvent être utilisées pour cibler et couper des emplacements spécifiques dans l'ADN génomique, ces approches reposent sur des protéines volumineuses pour cibler les alternances à des régions spécifiques de l'ADN. Il est difficile de concevoir et d'effectuer des modifications à grande échelle avec beaucoup de gènes en utilisant ces approches antérieures.
Qu'est-ce qui le rend si utile?
Le système CRISPR ne repose que sur deux courtes séquences d'ARN: une qui correspond à la région d'ADN ciblée et une seconde qui se lie à une protéine appelée Cas9. En fait, cependant, il s'avère que ces deux morceaux d'ARN courts peuvent être combinés en une molécule d'ARN monocanal à double fonction qui cible à la fois une séquence d'ADN spécifique et recrute la protéine de clivage Cas9. Cela signifie que la protéine Cas9 et un fragment d'ARN de 85 bases suffisent à couper un ADN presque partout dans le génome. Il est relativement simple d'introduire de l'ADN pour produire un ARN mono- guide et la protéine Cas9 presque toutes les cellules faisant CRISPR généralement applicables.
Cependant, le ciblage pratique n'est pas le seul avantage de la technologie CRISPR par rapport aux autres doigts TALENS et au zinc. Le système CRISPR est également beaucoup plus efficace que ces approches alternatives.
Par exemple, un groupe à Harvard a trouvé que CRISPR a supprimé un gène ciblé dans 51% -79% des cas, alors que l'efficacité de TALENS était inférieure à 34%. En raison de cette haute efficacité, un autre groupe a été capable d'utiliser la technologie CRISPR pour éliminer directement les gènes chez les souris embryonnaires pour produire des souris transgéniques en une seule génération. L'approche standard nécessite quelques générations d'élevage pour obtenir la mutation dans les deux copies d'un gène ciblé.
Que puis-je faire d'autre?
En plus de la suppression d'un gène, certains groupes ont également réalisé que, avec quelques alternances, le système peut être utilisé pour d'autres types de manipulation génétique. Par exemple, début 2013, un groupe du MIT a montré que CRISPR pouvait être utilisé pour insérer de nouveaux gènes dans l'ADN génomique. Peu de temps après, un groupe de UCSF a utilisé une version modifiée du système appelé CRISPRi pour réprimer l'expression des gènes cibles dans les bactéries.
Plus récemment, un groupe de l'Université de Duke a également mis en place une variante du système pour activer des ensembles de gènes. Plusieurs groupes travaillent également avec des variantes de ces approches pour cribler un grand nombre de gènes à la fois afin de déterminer lequel est impliqué dans différentes réponses biologiques.
Le nouveau jouet brillant du génie génétique
Certes, il y a un enthousiasme énorme à propos de ce nouvel outil pour le génie génétique et la hâte de l'appliquer à une variété d'applications. Cependant, certains défis doivent encore être surmontés et, comme c'est souvent le cas avec les nouvelles technologies, il faut un certain temps pour déterminer les limites. Les chercheurs de Harvard, par exemple, ont trouvé que le ciblage CRISPR peut ne pas être aussi précis qu'on le pensait initialement. Les effets hors cible du complexe CRISPR peuvent entraîner des changements involontaires lors de la modification de l'ADN.
En dépit des défis, cependant, CRISPR a clairement démontré un énorme potentiel pour faciliter l'altération de l'ADN génomique qui aidera les chercheurs à comprendre plus rapidement comment fonctionnent les dizaines de milliers de gènes du génome humain. Cela seul a des implications importantes pour l'amélioration du traitement et du diagnostic de la maladie. En outre, avec un développement supplémentaire, la technologie elle-même peut être utile pour un nouveau type de thérapeutique. Cela pourrait fournir une nouvelle approche pour la thérapie génique . Cependant, ces progrès sont loin d'être. Pour l'instant, il est juste excitant de regarder le développement rapide de ce nouvel outil de recherche et de réfléchir aux types d'expériences qu'il peut permettre.
(Publié: septembre 30, 2013)