L’édition de gènes via CRISPR/Cas9 peut entraîner une toxicité cellulaire et une instabilité du génome

CRISPR/Cas9 est une technique d’édition génétique précise dont le développement par Jennifer A. Doudna et Emmanuelle Charpentier a été récompensé par le prix Nobel de chimie 2020. Communément appelé « ciseaux génétiques », CRISPR permet l’introduction de la séquence d’ADN souhaitée dans (pratiquement) n’importe quel endroit du génome, modifiant ou inactivant ainsi un gène. Cette technique est largement utilisée dans la recherche biomédicale et certaines thérapies basées sur CRISPR sont en cours d’essais cliniques pour le traitement des troubles sanguins humains, de certains types de cancer et du VIH, entre autres conditions.

Les scientifiques de l’IRB Barcelona, ​​dirigés par le chercheur de l’ICREA, le Dr Fran Supek, ont maintenant rapporté que, selon l’endroit ciblé du génome humain, l’édition de gènes CRISPR peut entraîner une toxicité cellulaire et une instabilité génomique. Cet effet indésirable est médié par la protéine p53 suppresseur de tumeur pivot et est déterminé par la séquence d’ADN près du point d’édition et divers facteurs épigénétiques dans la région environnante.

À l’aide de méthodes informatiques, les chercheurs du laboratoire Genome Data Science ont analysé la bibliothèque CRISPR la plus populaire conçue pour les cellules humaines et ont détecté 3 300 points ciblés qui présentent de forts effets toxiques. L’ouvrage, publié en Communication Naturerapporte également qu’environ 15% des gènes humains contiennent au moins un point d’édition toxique.

« Notre travail aborde un problème important avec la toxicité associée au TP53 de Cas9, qui a fait l’objet d’une controverse récemment, et il fournit également des directives sur la façon d’éviter le problème. Éviter l’édition dans ces endroits » risqués « ne ferait pas seulement l’édition CRISPR plus efficace mais, plus important encore, plus sûr », explique le Dr Supek.

Un gène spécifique peut être modifié dans une variété de positions. « Les régions du gène qui sont importantes pour la régulation ou qui ont certains marqueurs épigénétiques sont celles qui sont les plus susceptibles de déclencher la réponse p53 et doivent donc être évitées en tant que recommandation générale », déclare le Dr Miguel-Martin Álvarez, chercheur principal. sur l’étude.

Toxicité médiée par p53 et tumorigenèse

p53 est une protéine connue comme la gardienne du génome. Il détecte les dommages à l’ADN et conduit les cellules à cesser de se diviser et peut provoquer une mort programmée, les empêchant ainsi de se reproduire et d’étendre les « erreurs » dans leur ADN. Par conséquent, p53 sous-tend un mécanisme de protection naturel contre le cancer et d’autres complications liées aux dommages à l’ADN.

L’édition de gènes CRISPR nécessite souvent de couper les deux brins d’ADN. Dans certains cas, cette manipulation peut déclencher une réponse p53, dans laquelle les cellules modifiées peuvent être « étiquetées » comme endommagées et sont ensuite éliminées, réduisant ainsi l’efficacité du processus d’édition de gènes.

Cependant, la principale complication concernant p53 et l’édition de gènes est que les cellules qui surmontent l’édition CRISPR pourraient le faire précisément en raison d’un fonctionnement défectueux de p53. C’est-à-dire que ces cellules peuvent être moins capables de détecter les dommages à l’ADN et/ou de marquer les cellules pour la mort programmée. En conséquence, la procédure d’édition de gènes pourrait finir par favoriser les populations cellulaires qui ont des génomes instables, ce qui signifie qu’elles sont susceptibles d’accumuler de nouvelles mutations, augmentant ainsi le risque de développer des tumeurs malignes.

« Cette conséquence indésirable pourrait entraîner un risque d’instabilité génomique, ce qui est hautement indésirable dans le contexte des thérapies CRISPR ex vivo, dans lesquelles les cellules d’un patient sont éditées en laboratoire et réintroduites dans le patient. Nous espérons que notre étude fournira directives sur la façon de concevoir des réactifs CRISPR plus sûrs, et encourage la poursuite des recherches sur cette question », conclut le Dr Supek.