L’édition génétique CRISPR/Cas9 a rendu possible une multitude d’expériences biomédicales, y compris des études qui désactivent systématiquement les gènes des cellules cancéreuses pour rechercher ceux dont les cellules cancéreuses dépendent fortement pour survivre et se développer. Ces gènes, ou « dépendances au cancer », sont souvent des cibles thérapeutiques prometteuses. Mais de nouvelles recherches montrent que bon nombre de ces expériences de dépistage CRISPR reposent sur des composants, appelés guides CRISPR/Cas9, qui ne fonctionnent pas aussi bien dans les cellules de personnes de toutes origines, ce qui peut amener les dépistages CRISPR à manquer les dépendances au cancer.
Ces guides CRISPR sont de courtes séquences d’ARN qui dirigent l’enzyme CRISPR Cas9 vers un site spécifique du génome pour couper l’ADN et désactiver un gène ciblé. Les nouvelles découvertes, réalisées par des scientifiques du Broad Institute du MIT et de Harvard, montrent qu’environ 2 % de ces guides manquent leur cible. Cela signifie que Cas9 ne coupera pas et ne désactivera pas un gène spécifique, masquant ainsi le rôle potentiel de ce gène dans la croissance du cancer. L’équipe a constaté que cela se produit de manière disproportionnée dans les cellules de personnes d’ascendance africaine, car les guides CRISPR ont été conçus à l’aide de génomes de référence provenant de personnes en grande partie d’ascendance européenne et ne représentent pas pleinement la diversité génétique mondiale.
« Ces inexactitudes existent dans des endroits que nous ne reconnaissons peut-être pas et d’une manière que nous n’aurions pas prédite », a déclaré Rameen Beroukhim, membre associé du Broad et co-auteur principal du journal, paru récemment dans Communications naturelles. « Ce travail montre qu’il vaut vraiment la peine de procéder à une évaluation systématique de tous les outils et ensembles de données que nous utilisons afin de pouvoir corriger ces biais cachés avant qu’ils ne deviennent un problème. »
« CRISPR est utilisé partout dans la recherche préclinique, mais seule une minorité de chercheurs réfléchissent attentivement à la lignée germinale et aux ascendances spécifiques liées à leurs systèmes modèles », a ajouté Jesse Boehm, scientifique associé au Broad et co-auteur principal de l’étude. papier. « Il s’agit d’un avertissement pour la communauté selon lequel la génomique fonctionnelle n’est pas à l’abri des préjugés liés à l’ascendance, et une source d’opportunité pour examiner de plus près ce type de données. »
Dans leur étude, l’équipe a analysé les données de la Broad’s Cancer Dependency Map (DepMap), la plus grande ressource en matière de dépendance au cancer, qui comprend actuellement des cribles à l’échelle du génome de plus de 1 000 lignées de cellules cancéreuses, dont environ 90 % proviennent de personnes d’Europe ou d’Europe. Descendance est-asiatique.
Francisca Vazquez, directrice du DepMap au Broad, a déclaré que moins de 1 % des paires lignées cellulaires-guides du DepMap sont affectées par le biais d’ascendance montré par cette étude, mais qu’il est important de reconnaître et de corriger ces biais dans les futures bibliothèques. . Après que ces résultats ont été publiés pour la première fois sous forme de prépublication en 2022, l’équipe DepMap a supprimé de sa bibliothèque tous les ARN guides qui ne fonctionnaient pas, de sorte qu’au lieu de renvoyer faussement aucune dépendance pour les gènes affectés, la base de données indique qu’il n’y a pas suffisamment de données. tirer des conclusions.
Un nouveau type de recherche de dépendance
Auparavant, la recherche des dépendances au cancer se concentrait sur les changements génétiques qui surviennent dans certaines cellules au cours de la vie d’une personne, appelés mutations somatiques. Mais lorsque le chercheur postdoctoral et premier auteur de l’étude, Sean Misek, a rejoint les laboratoires de Boehm et Beroukhim en 2020, il a voulu savoir comment les variantes génétiques germinales – qui sont héritées et présentes dans toutes les cellules du corps – influencent la façon dont les tumeurs réagissent au traitement.
Misek a découvert de nombreuses associations fortes entre l’ascendance et les dépendances génétiques, et que la plupart de ces associations provenaient d’artefacts liés aux variantes germinales. Il a notamment constaté ces effets dans les guides CRISPR. La séquence des ARN guides ne correspondait pas suffisamment à la séquence génétique cible car cette séquence cible variait en fonction de l’ascendance.
Les scientifiques ont découvert que 89 pour cent des guides dans les bibliothèques à l’échelle du génome présentent une inadéquation dans au moins une lignée cellulaire. Ils ont également constaté que les discordances se produisent dans une plus grande mesure dans les cellules provenant de personnes d’ascendance africaine.
« Ce genre de biais expérimentaux est probablement omniprésent dans la recherche préclinique », a déclaré Misek. « Nous espérons que ce document fait partie d’une conversation plus large. »
Comprendre l’ampleur de ce biais dans un projet de recherche peut s’avérer difficile pour un scientifique, car le téléchargement de toutes les données nécessaires peut prendre plusieurs jours. Pour résoudre ce problème, Boehm, Beroukhim et l’équipe Pattern du Broad ont créé Ancestry Garden, un site Web basé sur les données de la base de données d’agrégation du génome (gnomAD) qui peut aider les chercheurs à déterminer l’effet de l’ascendance sur un guide de leur choix.
« De nombreux laboratoires utilisent CRISPR d’une manière ou d’une autre, et ils devraient disposer d’un mécanisme pour vérifier leurs réactifs », a déclaré Misek. « Notre objectif est de permettre aux gens d’atténuer un peu plus facilement ce problème par eux-mêmes. »
Cours de bibliothèque
Boehm a déclaré que la variation génétique due à l’ascendance affecte la recherche bien au-delà de la recherche des dépendances au cancer, et que la mesure dans laquelle les découvertes de l’équipe auront un impact sur les études individuelles variera. Bien que l’effet de ce biais ait été relativement modeste dans le DepMap, il peut être beaucoup plus important dans les expériences qui étudient seulement une ou un petit nombre de lignées cellulaires, a déclaré Boehm.
À l’avenir, l’équipe d’étude et les chercheurs de DepMap affirment qu’un moyen important de remédier à ce biais consiste à augmenter la diversité génétique dans les bibliothèques de lignées cellulaires à grande échelle.
« Nous encourageons la communauté à nous envoyer des lignées cellulaires provenant de populations sous-représentées si elles en possèdent », a déclaré Vazquez. « C’est une question très importante à résoudre. »
Plus d’information:
Sean A. Misek et al, La variation germinale contribue aux faux négatifs dans les expériences basées sur CRISPR avec une charge variable selon les ancêtres, Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-48957-z