Des chercheurs conçoivent un mini système d’édition génétique CRISPR qui pourrait être plus facile à introduire dans les cellules

CRISPR Illustration
Illustration CRISPR

Illustration CRISPR. Crédit : Instituts nationaux de bien-être

Un système CRISPR-Cas concis et efficace, nommé CasMINI, pourrait être largement utile pour les applications d’ingénierie cellulaire et de thérapie génique, car il est plus simple à administrer dans les tissus. Les résultats proviennent d’une étude publiée le trois septembre ou plus, 2021, dans le dossier Cellule moléculaire .

« Il s’agit d’un pas en avant essentiel pour les applications d’ingénierie du génome CRISPR », déclare l’auteur principal de la recherche Stanley Qi du Stanford College. « Le travail fournit le plus petit CRISPR à ce jour, selon notre compréhension, en tant que technologies d’édition du génome. Si les gens pensent parfois à Cas9 depuis des ciseaux moléculaires, nous avons créé ici un couteau suisse contenant plusieurs fonctions. Ce n’est pas un grand, mais le miniature qui est extrêmement portable pour une utilisation simple. ”

Le développement des techniques CRISPR-Cas pour les tissus humains a révolutionné l’ingénierie du génome. Ces techniques offrent des opportunités pour votre développement de traitements géniques pour une variété de maladies héréditaires. Mais leurs tailles énormes limitent souvent la livraison dans les tissus et entravent ainsi les applications médicales. Par exemple, le virus adéno-associé (AAV), le vecteur largement demandé au sein de vivo livraison, a une capacité d’emballage restreinte de la charge utile (inférieure à 4,7 kb), et de nombreuses protéines de mélange Cas sont au-delà de cette limite. Pour cette raison, il est nécessaire de concevoir des techniques Cas compactes hautement efficaces pour faciliter la génération suivante d’applications d’ingénierie du génome.

Une solution potentielle particulière est Cas12f, également connu sous le nom de Cas14. Variant entre 400 et 700 acides aminés , la protéine particulière est inférieure à 50 % de la taille des systèmes CRISPR actuellement utilisés, par exemple Cas9 ou Cas12a. Mais jusqu’à présent, il n’était pas clair si cette protéine compacte particulière pouvait être utilisée dans les tissus des mammifères. « Ces dernières années, des milliers de CRISPR identifiés, connus sous le nom de système de défense immunitaire des bactéries, ont été identifiés », explique Qi. «Plus de 99,9% des CRISPR découverts, cependant, ne peuvent pas exploiter les cellules humaines, limitant leur utilisation depuis les technologies d’édition du génome. ”

Dans la toute nouvelle étude, la grande équipe Qi a appliqué ARN et l’ingénierie des protéines au système Cas12f pour générer un programme Cas miniature compétent pour l’ingénierie du génome des mammifères. Dérivée des archées, la protéine Cas12f naturelle et son ARN à guide unique n’ont tout simplement montré aucune activité détectable dans les cellules de mammifères. En optimisant simplement la conception de l’ARN à guide unique et en effectuant plusieurs modèles d’ingénierie et de test itératifs de protéines, les chercheurs ont produit une classe associée aux variantes Cas12f appelée CasMINI.

Les variantes de protéines Cas12f spécialement conçues combinées à des ARN à guide unique fabriqués ont montré une régulation génique efficace ainsi qu’une activité d’édition de gènes. Les chercheurs en particulier ont démontré que CasMINI peut générer des niveaux élevés d’activation de gènes comparables à ceux des personnes associées à Cas12a plus permet une édition de fond et une édition de gènes robustes. De plus, il est vraiment très spécifique et produit des effets hors cible détectables.

“Ici, nous transformons le CRISPR non fonctionnel dans les cellules de mammifères, par l’intermédiaire d’un anatomiste rationnel de l’ARN et d’un anatomiste des protéines, en un CRISPR fonctionnel très efficace”, explique Qi. « Il y a eu des initiatives précédentes d’autres pour améliorer les performances associées aux CRISPR fonctionnels. Pourtant, notre travail est peut-être le premier à faire fonctionner un autre qui ne fonctionne pas. Ce particulier met en évidence la puissance associée à la bio-ingénierie pour réaliser quelque chose que l’évolution n’a pas encore fait. ”

La taille de la molécule CasMINI fabriquée n’est que de 529 acides aminés. Cette petite taille particulière peut le rendre approprié pour un large éventail d’applications de guérison. Par exemple, la protéine de fusion CasMINI particulière est bien adaptée à l’empaquetage d’AAV. De plus, l’ARNm CasMINI peut être rapidement emballé dans des nanoparticules lipidiques ou dans d’autres modalités de livraison d’ARN, améliorant éventuellement son entrée dans les cellules. La petite taille et la ressource en agents pathogènes non humains pourraient rendre la production de réactions immunitaires plus improbable que ne le seraient de grandes charges utiles de protéines.

Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour optimiser davantage l’efficacité particulière de CasMINI pour la modification des bases et la modification des gènes et pour tester les performances particulières du programme. au sein de vivo avec différentes stratégies de livraison. Les chercheurs ont l’intention de tester le système relatif à au sein de vivo applications de thérapie génique.

« La disponibilité du CasMINI miniature permet de nouvelles applications, qui vont de au sein du vitro des applications telles que l’anatomiste de meilleurs lymphocytes tueurs de tumeurs ou la reprogrammation viennent des cellules à in vivo thérapie génique pour traiter les maladies héréditaires de la vision, des muscles ou des organes du foie », déclare Qi. « C’est sur cette liste de souhaits qu’il deviendra un traitement pour traiter les maladies génétiques, pour guérir les tumeurs malignes et pour inverser la dégénérescence des organes du corps. ”

Pour en savoir plus sur ce petit système CRISPR, découvrez le « Mini » Système d’édition héréditaire CRISPR Fabriqué.

Référence: “Programme CRISPR-Cas miniature conçu pour la régulation et l’édition du génome des mammifères” par Xiaoshu Xu, Augustine Chemparathy, Leiping Zeng, Hannah Ur. Kempton, Stephen Shang, Muneaki Nakamura et Lei S. Qi, 3 septembre 2021, Cellule moléculaire .
DOI : Dix. 1016 / j. molcel. 2021. 08. 008

Cette fonction a été soutenue par Pew Scholar Base, la Fondation Alfred G. Sloan, ainsi que la Fondation Li Ka Shing. LTQ est propriétaire et actionnaire associé à Epicrispr Biotechnologies plus Refuge Biotechnologies. TSQ fait partie du conseil scientifique d’Epicrispr Biotechnologies et de Retreat Biotechnologies. Les écrivains ont déposé des brevets provisoires via l’Université de Stanford liés au travail.

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