La prochaine frontière dans la technologie d’édition du génome
Jonathan Frampton, partenaire de développement d’entreprise chez Horizon Discovery, une société de Perkin Elmer, partage ses idées sur les promesses de la technologie d’édition de base.
En moins d’une décennie, l’avènement de CRISPR-Cas9 a rendu l’édition génique plus facile et plus rapide que jamais. Mais CRISPR, ainsi que les outils d’édition du génome antérieurs, ont une série de limitations techniques, en particulier lorsqu’il s’agit de faire de très petites modifications dans le génome – aussi peu qu’une base nucléotidique dans une chaîne d’ADN.
Les éditeurs de base sont apparus comme une technologie qui permet des changements précis de paires de bases uniques, et a donc une multitude d’utilités cliniques potentielles. Nous avons demandé à Jonathan Frampton, partenaire de développement d’entreprise de la société d’ingénierie cellulaire Horizon Discovery, comment l’édition de base se compare à l’édition traditionnelle du génome, ses limites et pourquoi c’est une approche si excitante pour les thérapies cellulaires.
Comment l’édition de base se compare-t-elle aux autres outils d’édition du génome?
L’édition de base est une nouvelle technologie qui a le potentiel de générer des knockouts génétiques ou de corriger certaines erreurs ou mutations dans l’ADN de cellules intactes.
La plupart des mutations pathogènes qui causent une maladie humaine sont des polymorphismes à un seul nucléotide qui ne nécessitent qu’un seul changement de nucléotide pour corriger la mutation. Avant les éditeurs de base, la correction de ces types de mutations nécessitait le remplacement de l’ADN muté à l’aide d’une matrice d’ADN exogène ainsi que l’introduction de cassures double brin d’ADN à l’aide de technologies basées sur la nucléase, telles que CRISPR, ZFN ou TALEN.
Bien que ces approches puissent être précises, leur succès est faible voire inexistant dans les cellules isolées de patients. La construction de thérapies à base de cellules qui peuvent aider le traitement des patients atteints de tumeurs solides, par exemple, devrait nécessiter cinq à dix événements d’édition de gènes pour générer une cellule primaire persistante capable de survivre dans un microenvironnement tumoral immunosuppresseur. Bien que CRISPR, ZFN ou TALEN puissent atteindre ce nombre de coupures génétiques, ils le font par l’introduction de cassures double brin, ce qui est loin d’être idéal.
L’introduction simultanée de plusieurs cassures double brin dans le génome via CRISPR ou d’autres outils comporte le risque que les systèmes de réparation intrinsèque de l’ADN des cellules modifiées fassent des erreurs, introduisant des changements dans le génome qui pourraient entraîner une transformation cellulaire et un cancer.
L’édition de base n’a pas besoin d’introduire des cassures double brin pour modifier une paire de bases, de sorte que le risque de modifications importantes du génome, telles que des translocations chromosomiques, est considérablement réduit. Cela offre un profil de sécurité très attractif en tant qu’éditeur de gène de choix pour la thérapie cellulaire.
Quelles sont les principales limites de l’édition de base?
L’édition de base est une nouvelle technologie, nous sommes donc toujours en train d’en apprendre davantage sur ses capacités et ses défis.
Un défi est les «modifications par les spectateurs», qui se produisent lorsqu’il y a plusieurs résidus dans la fenêtre d’édition qui pourraient être modifiés par l’éditeur de base en plus de la paire de bases cible. L’ingénierie des protéines pour modifier la fenêtre d’édition de base est une voie vers l’avant.
Un autre obstacle est la capacité de changements de paires de bases hors cible ailleurs dans l’ADN ou l’ARN, car certains éditeurs de bases peuvent également cibler l’ARN. Certains de ces effets moins souhaitables semblent être des problèmes de démarrage initiaux résultant d’une surexpression prolongée ou d’une surexpression de l’éditeur de base, une situation qui devrait être évitée avec des systèmes d’expression transitoires qui seront nécessaires pour l’application clinique des éditeurs de base.
Qui développe des technologies d’édition de base?
Le principe de l’édition de base a été décrit par plusieurs groupes universitaires, dont celui de David Liu de l’Université Harvard. Ce système, dans lequel l’éditeur de base est fusionné à une version nickase de Cas9, est largement utilisé dans le milieu universitaire et constitue également la base des thérapies cellulaires développées par Beam Therapeutics à Boston, aux États-Unis.
Le système développé par Horizon Discovery est autorisé par l’Université Rutgers, aux États-Unis, et a été développé dans le laboratoire de Shengkan Jin. Ce système diffère du système d’édition de base de David Liu par la manière dont la désaminase est recrutée pour déclencher la désamination des paires de bases.
Les différences et similitudes pratiques entre les systèmes ne sont pas encore pleinement comprises. Cependant, les deux systèmes peuvent éliminer avec précision l’expression des gènes et il y aura probablement un chevauchement dans les applications.
À l’avenir, nous prévoyons une utilisation importante des éditeurs de base dans l’évolution de la prochaine génération de thérapies cellulaires. La réalité est qu’une ingénierie importante est nécessaire pour que la thérapie cellulaire atteigne son plein potentiel, et nous pensons que l’édition de base sera un élément essentiel pour y parvenir.
Cette interview fait partie du rapport de Labiotech «The Genome Editing Toolbox: ZFNs, TALENs, and CRISPR in Biomedicine». Devenez membre pour avoir un accès complet à ceci et bien d’autres rapports offrant un aperçu approfondi des domaines les plus chauds de l’industrie biotechnologique.