Une nouvelle technique de multiplexage 3Cs basée sur la technologie CRISPR-Cas permet d’étudier les mutations cancéreuses

Le cancer et de nombreuses autres maladies sont basés sur des défauts génétiques. Le corps peut souvent compenser le défaut d’un gène ; c’est seulement la combinaison de plusieurs erreurs génétiques qui conduit au tableau clinique.

La technique de multiplexage 3Cs basée sur la technologie CRISPR-Cas développée à l’Université Goethe de Francfort offre désormais un moyen de simuler des millions de telles combinaisons de défauts génétiques et d’étudier leurs effets en culture cellulaire. Ces « ciseaux à gènes » permettent d’introduire, de retirer et d’éteindre des gènes de manière ciblée. À cette fin, de petits extraits de matériel génétique (« ARN guide unique ») sont utilisés comme « adresses » qui guident les ciseaux de gènes vers des sections spécifiques de l’ADN, où les ciseaux de gènes deviennent alors actifs.

Les scientifiques de l’Institut de biochimie II de l’Université Goethe ont étendu la technique des 3C qu’ils ont développée et brevetée il y a trois ans. 3Cs signifie synthèse circulaire fermée de manière covalente, car les éléments d’ARN utilisés pour CRISPR-Cas sont générés à l’aide d’une synthèse circulaire et sont donc distribués plus uniformément. Avec toute une bibliothèque de tels anneaux d’ARN, n’importe quel gène d’une cellule peut être spécifiquement adressé afin de le modifier ou de l’éteindre.

La nouvelle technique de multiplexage 3Cs permet même désormais la manipulation simultanée de deux gènes dans une cellule.

Nous pouvons produire des bibliothèques d’ARN « d’adresse » pour toutes les combinaisons de deux gènes imaginables. Cela permet de tester jusqu’à plusieurs millions de combinaisons simultanément dans une expérience. »

Dr Manuel Kaulich, Université Geothe de Francfort

Jusqu’à présent, le coût et l’effort de telles expériences étaient très élevés ; la nouvelle technique du groupe de recherche la réduit, coûts compris, d’un facteur dix. En effet, l’équipe peut produire les bibliothèques d’adresses de manière très uniforme et de haute qualité grâce à la nouvelle technique de multiplexage 3Cs. « En raison de la qualité médiocre des bibliothèques CRISPR-Cas disponibles auparavant, de très grandes expériences devaient toujours être effectuées pour compenser statistiquement les erreurs éventuelles », explique Kaulich.

À l’aide de l’exemple de divers gènes impliqués dans les processus de dégradation, le groupe de recherche a démontré le potentiel de la nouvelle technique de multiplexage des 3C : ils ont examiné près de 13 000 combinaisons bidirectionnelles de gènes responsables des processus de recyclage (autophagie) dans la cellule. Avec leur aide, la cellule se décompose et recycle les composants cellulaires « usés ». Les troubles de l’autophagie peuvent déclencher la prolifération cellulaire.

« Grâce à la technique du multiplex 3Cs, nous avons pu identifier, par exemple, deux gènes impliqués dans l’autophagie dont l’extinction conduit à une croissance incontrôlée des cellules », explique Kaulich. « Ce sont précisément les mutations de l’autophagie qui surviennent chez un patient sur cinq atteint d’un carcinome épidermoïde du poumon. De cette façon, nous pouvons rechercher très efficacement dans des expériences de culture cellulaire des gènes qui jouent un rôle important dans le cancer, mais aussi dans les maladies du systèmes nerveux et immunitaire, et qui conviennent comme cibles possibles pour les thérapies. »