12 avril 2021 – Un nouvel outil de silencing de gène permet aux scientifiques d’activer et de désactiver des gènes sans modifier les séquences génétiques L’outil, décrit dans un article publié dans Cell le 9 avril, utilise un système CRISPR-Cas9 modifié pour introduire des changements épigénétiques réversibles qui contrôlent l’expression des gènes.

Le système CRISPR-Cas9 classique a conduit à une explosion des études d’édition de gènes depuis son développement il y a près de dix ans. Il est rapidement devenu populaire grâce à sa facilité d’utilisation par rapport aux précédentes méthodes d’édition de gènes

CRISPR-Cas9 utilise l’ARN guide pour chaperonner la nucléase Cas9 vers un site particulier de l’ADN et créer une cassure double brin En ajoutant une courte séquence d’ADN spécialement conçue, les scientifiques peuvent introduire des changements génétiques permanents dans la cellule Cet oligonucléotide est utilisé comme matrice par la cellule lors de la réparation de la rupture double brin, en incorporant la séquence dans le génome de la cellule Cependant, cette approche peut provoquer des changements génétiques involontaires

“As beautiful as CRISPR-Cas9 is, il abandonne la réparation des processus cellulaires naturels, which are complex and multifaceted”, a déclaré Jonathan Weissman, PhD, professeur de biologie au Massachusetts Institute of Technology, in a press release. “It is very difficult to control the results”

Pour contourner cette difficulté, Weissman et ses collègues ont tenté de trouver un moyen de contrôler l’expression génique sans altérer la séquence génétique L’expression génique est contrôlée naturellement dans la cellule par des changements épigénétiques, tels que l’ajout de groupes méthyle aux brins d’ADN Ces étiquettes chimiques rendent les séquences d’ADN inaccessibles pour la transcription par l’ARN polymérase, faisant ainsi taire le gène

Weissman et ses collègues ont vu qu’ils pouvaient utiliser ce processus naturel pour créer un système qui leur permettrait d’activer et de désactiver des gènes

Le résultat est un outil appelé CRISPRoff, qui utilise une protéine Cas9 inactive fusionnée à des domaines de protéines répressives transcriptionnelles Les ARN guides peuvent cibler CRISPRoff pour méthyler les gènes d’intérêt et les réduire au silence Un autre outil appelé CRISPRon, une protéine de fusion comprenant des domaines d’activateurs transcriptionnels, peut inverser le processus et réactiver les gènes.

L’équipe a testé le système CRISPRoff dans différentes lignées cellulaires humaines, montrant qu’il pouvait spécifiquement, et presque complètement, réprimer un gène ciblé Des expériences de séquençage d’ARN sur une gamme de gènes affectant la croissance ont révélé que le système pourrait être applicable presque sur tout le génome

“The big story here is that we now have a simple tool that can silence the vast majority of genes.”, declared Weissman «We can do this for multiple genes at the same time without any DNA damage, with great homogeneity and in a way that can be reversed. It is an excellent tool for controlling gene expression”

Une caractéristique surprenante est que CRISPRoff a pu réduire au silence les gènes sans îlots CpG, des régions riches en séquences répétées de cytosine-guanine Les îlots CpG se trouvent près du site de départ de la transcription de la plupart des gènes et ont été jugés nécessaires pour que la méthylation de l’ADN soit efficace

Ce que l’on pensait avant ce travail était que les 30% des gènes qui n’ont pas d’îlot CpG n’étaient pas contrôlés par la méthylation de l’ADN”, a déclaré Luke Gilbert, PhD, professeur assistant à l’Université de Californie à San Francisco et co-auteur principal de l’étudeMais notre travail montre clairement que vous n’avez pas besoin d’un îlot CpG pour désactiver les gènes par méthylation Cela, for me, a été une grande surprise

Les efforts antérieurs de l’équipe pour créer des éditeurs épigénétiques exigeaient que les cellules produisent continuellement des protéines artificielles pour maintenir les changements Le nouveau système CRISPRoff signifie que les changements sont mémorisés par la cellule et transmis à travers plus de 450 divisions cellulaires

L’équipe a testé la technique en faisant taire un gène dans des cellules souches pluripotentes induites Après avoir induit les cellules à devenir des neurones, ils ont constaté que le gène était resté silencieux dans 90% cells.

Je pense que notre outil nous permet vraiment de commencer à étudier le mécanisme de l’héritabilité, en particulier l’héritabilité épigénétique, qui est une énorme question dans les sciences biomédicales”, a déclaré le premier auteur James Nuñez, PhD, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Weissman

Pour démontrer l’utilisation potentielle de CRISPRoff comme traitement, l’équipe a montré qu’elle pouvait utiliser l’outil pour réduire la protéine tau exprimée dans les neurones. Tau, l’une des principales caractéristiques de la maladie d’Alzheimer, s’accumule à des niveaux toxiques

“What we showed, c’est qu’il s’agit d’une stratégie viable pour faire taire tau et empêcher l’expression de cette protéine”, a expliqué Weissman “The question is, so, how to offer this to an adult? Et serait-ce vraiment suffisant pour avoir un impact sur la maladie d’Alzheimer? These are big open questions, en particulier la dernière

Les auteurs ont également suggéré que le système CRISPRoff pourrait aider à cibler des allèles spécifiques avec des mutations associées à la maladie Il pourrait également être utilisé pour augmenter l’expression de certains gènes en faisant taire les transcrits d’ARN antisens qui inhibent ces gènes.

Puisque nous pouvons maintenant faire taire n’importe quelle partie du génome que nous voulons, c’est un excellent outil pour explorer la fonction du génome”, a conclu Weissman

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News – US – CRISPR on-off switch for genes controls expression without altering DNA

Source: https://www.scienceboard.net/index.aspx?sec=log&URL=https%3A%2F%2Fwww.scienceboard.net%2Findex.aspx%3Fsec%3Dsup%26sub%3Dpro%26pag%3Ddis%26ItemID%3D2476

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