Les scientifiques découvrent les règles qui déterminent la précision de la retouche du génome CRISPR/Cas9 en cellules humaines

Les scientifiques à l'institut de torticolis de Francis ont découvert un ensemble de règles simples qui déterminent la précision de la retouche du génome CRISPR/Cas9 en cellules humaines. Ces règles, publiées en cellule moléculaire, ont pu aider à améliorer le rendement et la sécurité de la retouche de génome dans le laboratoire et la clinique.

En dépit de l'utilisation large du système de CRISPR, l'application rationnelle de la technologie a été gênée par la supposition que les résultats de la retouche de génome sont imprévisibles, ayant pour résultat des omissions ou des mises en place faites au hasard des régions d'ADN au site d'objectif.

Avant que CRISPR puisse être en toute sécurité appliqué dans la clinique, les scientifiques doivent s'assurer qu'ils peuvent sûrement prévoir avec précision comment l'ADN sera modifié.

« Jusqu'ici, éditer des gènes avec CRISPR a impliqué beaucoup de conjecture, frustration et test et erreur, » dit le Chef Paola Scaffidi de groupe de torticolis, qui a abouti l'étude. « Les effets de CRISPR étaient vraisemblablement imprévisibles et apparemment faits au hasard, mais en analysant des centaines de nous édite ont été choqués pour constater qu'il y a réellement les configurations simples et prévisibles derrière elle toutes. Ceci changera principalement la voie que nous employons CRISPR, nous permettant d'étudier la fonction des gènes avec une précision plus grande et de manière significative accélérant notre science. »

En examinant les effets de la retouche de génome de CRISPR à 1491 sites d'objectif en travers de 450 gènes en cellules humaines, l'équipe ont découvert que les résultats peuvent être prévus ont basé sur des règles simples. Ces règles dépendent principalement d'une « lettre » génétique occupant une position particulière dans la région identifiée par le « ARN de guide » pour diriger les ciseaux moléculaires, Cas9.

Le guide RNAs sont les molécules synthétiques composées d'environ 20 lettres génétiques (A, T, C, G), a conçu pour gripper à une partie spécifique d'ADN dans le gène cible. Chaque lettre génétique a un associé complémentaire - les grippages à T et à C grippe à G - qui collent ensemble un peu comme le velcro. L'ARN de guide est comme le côté de « crochet » du velcro, conçu pour coller au côté de « boucle » sur le gène cible.

Guidé par la molécule d'ARN, l'enzyme Cas-9 balaye le long du génome jusqu'à ce qu'elle trouve la région d'intérêt. Quand l'ARN guide des correspondances la séquence d'ADN correcte, elle colle comme le velcro et Cas9 coupe l'ADN. L'ADN est les trois lettres cassées de la fin de la séquence d'objectif, et des morceaux de code génétique sont alors insérés ou, apparemment au petit bonheur, effacés quand la cellule essaye de réparer l'interruption.

Dans cette étude, les chercheurs ont constaté que les résultats d'un gène particulier éditent dépendent de la quatrième lettre de l'extrémité du guide d'ARN, à côté du site de coupe. L'équipe a découvert que si cette lettre est A ou T, il y aura une mise en place génétique très précise ; AC mènera à une omission relativement précise et un G mènera à beaucoup d'omissions imprécises. Ainsi, simplement la prévention des sites contenant un G effectue le génome éditant beaucoup plus prévisible.

« Nous étions stupéfaits de découvrir que les règles qui déterminent les résultats de la retouche de génome humain de CRISPR sont si simples, » dit M. Anob Chakrabarti, camarade clinique de la confiance PhD de Wellcome dans le laboratoire de la bio-informatique et de bio-informatique du torticolis et joint-premier auteur de l'étude. « En portant ces règles à l'esprit en concevant notre guide RNAs, nous pouvons maximiser les possibilités d'obtenir les résultats désirés d'un gène spécifique éditons - qui est particulièrement important dans un contexte clinique. »

L'équipe a également découvert que comment « ouvrez-vous » ou « avez fermé » l'objectif ADN est affecte également les résultats de la retouche de gène. Ajoutant les composés qui forcent l'ADN à s'ouvrir - permettant à Cas9 de balayer le génome - mené à une retouche plus efficace, qui pourrait aider quand des modifications doivent être introduites notamment les gènes fermés.

« Les bonnes nouvelles sont celle indépendamment du tissu d'origine - qui influence le degré d'ADN « transparence » aux gènes spécifiques - visent des régions contenant A ou T à la retouche courante d'exposition de position clé, » dit Paola. « Ceci signifie que, si nous sélectons soigneusement l'objectif ADN, nous pouvons être assez confiants que nous verrons le même effet dans différents tissus. »

Le stagiaire de Josep Montserrat, du torticolis PhD dans le laboratoire d'Epigenetics de cancer et le joint-premier auteur de l'étude, dit : « Nous n'avions pas précédemment apprécié la signification de la transparence d'ADN en déterminant le rendement de la retouche de génome de CRISPR. Ceci a pu être un autre facteur à considérer en visant à éditer un gène d'une voie spécifique. Nous sommes excités pour observer que la cellule distincte tape à part la retouche courante aux régions précises d'objectif, et la traduction d'espoir de nos découvertes sera avantageuse en travers des disciplines. »

Source : https://www.crick.ac.uk/news/2018-12-13_scientists-crack-the-crispr-code-for-precise-human-genome-editing