Système de génie génétique CRISPR / Cas9

Pendant de nombreuses décennies, les scientifiques ont cherché des moyens d’influencer l’ADN afin qu’on puisse vaincre des maladies graves, éliminer les malformations, le cancer et bien plus encore. Pour le faire, il faut apprendre à influencer l’ADN, éditer ses séquences, supprimer celles qui ne sont pas nécessaires, mais surtout, le faire en toute sécurité pour le corps humain.
Et maintenant, à notre époque, les scientifiques de Harvard ont découvert une toute nouvelle technologie pour l’édition de l’ADN, qui est aujourd’hui considérée comme la plus prometteuse et la plus unique. Son nom est CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), ce qui signifie des répétitions palindromiques raccourcies qui sont régulièrement disposées en groupes.
Le nom complet est CRISPR / Cas9. C’est l’outil qui permet d’éditer des gènes dans l’ADN afin de ne pas influencer d’autres processus. La technique est basée sur un petit morceau du système de défense de la bactérie, qui a été apprise à trouver et à apporter des modifications au bon endroit dans l’ADN.

Comment le CRISPR / Cas9 a été développé ?

Les scientifiques japonais, en 1987, ont commencé à étudier E. coli et ont trouvé des séquences dans l’ADN qui se répétaient périodiquement. Elles leur paraissaient toutes les deux inhabituelles, et différaient des autres par leur polyvalence.Malgré les efforts acharnés, de nombreuses œuvres, la fonction réelle de ces séquences n’a pas été déterminée.
La situation est restée sans progrès jusqu’à 2007, lorsque les chercheurs de la bactérie Streptococcus ont découvert que de telles sections d’ADN sont un composant du système immunitaire, la bactérie elle-même. Cela a fait une percée dans l’étude de tout le génie génétique en général. Les scientifiques ont commencé à étudier de près cette structure et se sont rendu compte qu’elle jouait un rôle important dans la vie des bactéries.

Il est évident que nous sommes entourés de micro-organismes que nous ne remarquons pas. Mais même de si petites créatures ont des gènes qui codent la synthèse des protéines. Imaginons qu’une bactérie rencontre un virus. Ainsi, pour ne pas mourir d’un organisme étranger qui a pénétré à l’intérieur, il active son propre système immunitaire, qui repousse le virus. Il est basé sur CRISPR – un complexe de sections répétées d’ADN. Et entre eux, il y a des espaceurs-séparateurs avec des fragments génomiques de virus que cette bactérie a déjà rencontrés.

Lorsqu’une bactérie a la capacité de détruire un virus, elle coupe son matériel génétique et le stocke parmi les séquences CRISPR. Ensuite, ces données sont utilisées lors de nouvelles attaques de virus.
Ceci est similaire à la façon dont les programmes antivirus fonctionnent sur les ordinateurs : ils ont une base de données de fragments de virus et avec cela, ils identifient les parasites. Ainsi, la cellule se souvient des contrevenants. La protéine effectrice du croustillant la plus étudiée Cas9 et le guide ARN l’aident à les combattre. Il s’agit d’une section du code génétique pour la reconnaissance de séquence.
Lorsqu’un virus pénètre dans une cellule, il active la comparaison de ses gènes avec des fragments déjà présents dans la « base de données » bactérienne. Et lorsqu’un espaceur identique ou très similaire est trouvé, le guide ARN est inséré entre les brins de la double hélice et les sépare. Et la protéine Cas9 clive le génome et neutralise la menace. Ainsi, pendant toute sa courte vie, la bactérie collecte des données et les transmet aux générations suivantes, qui sont déjà nées avec les mécanismes de destruction de certains virus.

Que va-t-il donner à l’humanité ?

Lorsque les premiers résultats positifs sont apparus, ils ont commencé à être activement utilisés dans différentes directions. En 2011, deux scientifiques ont réalisé que la protéine Cas9 isolée pouvait être trompée en lui donnant une séquence d’ARN artificielle dont elle se souviendrait. Et si une telle protéine est placée dans un organisme vivant, y compris l’organisme humain, alors elle cherchera des similitudes. Après avoir trouvé la séquence d’ADN désirée, il entrera à l’intérieur et commencera à la détruire, la coupant en morceaux.

Et déjà en 2013 les scientifiques ont pu montrer que le système CRISPR / Cas9 peut non seulement détruire, mais également insérer les gènes nécessaires à un endroit déterminé. Il coupe l’ADN et insère en quelque sorte la séquence qu’il a apportée là-bas. En outre, il a été prouvé que la technologie peut être utilisée en toute sécurité sur les souris et les humains. Après cet événement, le nombre d’études et d’articles scientifiques a commencé à croître activement. En 2017, il y avait déjà plus de 14 000 projets publiés.

Les études les plus utiles et les plus prometteurs sont:

1. Lutte contre les maladies génétiques (anémie falciforme, maladie de Huntington, arrêt du développement de l’infection par le VIH, etc.)
2. Modification de la cellule germinale humaine. En théorie, il est possible de modifier réellement l’ADN d’embryons qui pourraient avoir un gène de la maladie de mucoviscidose. Mais à l’avenir, cela peut conduire à une projection génétique des nouveau-nés, ce qui est très inquiétant pour l’OMS.
3. On considère également d’appliquer CRISPR pour éditer les gènes de l’embryon afin de déterminer les anomalies qui conduisent à des fausses couches répétées.
4. Les biologistes disent également qu’avec l’aide de cette technique, il sera possible d’augmenter l’activité de cellules telles que les lymphocytes T. Il s’agit d’aider le système immunitaire à identifier et à éliminer les cellules cancéreuses humaines.
5. Impact sur les cultures agricoles. Avec cette technologie, les agriculteurs peuvent rendre une culture particulière plus résistante à la chaleur, au froid ou simplement rendre le fruit plus sucré. En outre, ils peuvent simplement supprimer un gène de la plante qui provoque des réactions allergiques chez les gens.

Utilisation de CRISPR / Cas9 pour le traitement des maladies héréditaires.

À ce jour, les scientifiques ont trouvé un mécanisme d’édition du génome adapté à l’élimination de certaines maladies héréditaires.
Imaginez qu’il faut trouver une séquence nucléotidique mutante ou indésirable et la couper point par point à partir de l’ADN. C’est exactement ce que la protéine Cas9 peut faire, si elle est programmée à l’avance, elle trouve et commence à détruire la mauvaise séquence d’ADN.

Mais notre corps va résister, et le mécanisme de « réparation » de ces cassures s’active, rendant tout tel qu’il était. Et si à ce moment-là la protéine Cas9 aux séquences saines est lancée dans l’organisme, la cellule les inclura dans son ADN. Ainsi, nous pourrons vaincre des dizaines de maladies héréditaires, mutations, défauts.

Technologie ZFNs et TALENs

Il existe plusieurs autres technologies prometteuses qui permettent d’interférer avec les gènes et de les modifier.
L’un d’eux est TALENs. Il a commencé à être utilisé au London Hospital, rue Great Ormond pour le traitement du cancer. La patiente avait une forme agressive de leucémie et la thérapie traditionnelle n’a eu aucun effet. Par conséquent, grâce à l’application expérimentale de la nouvelle technique d’édition du génome, elle est la première et la seule personne à récupérer.
L’essence de la méthode réside dans le fait que la protéine TALEN détruit la séquence d’ADN inutile en activant le processus d’autodestruction ce qui a permet de rendre la cellule déjà saine. Ainsi, cette technologie est l’une des techniques de génie génétique les plus sûres. Mais, il y a encore beaucoup à apprendre.

La deuxième technologie est le ZFNs. Les premières études en ont été menées en Californie pour lutter contre le VIH. L’essence de la méthode est que les cellules immunitaires ont été retirées du sang des patients infectés par le VIH. Après cela, les scientifiques leur ont retiré le gène CCR5, que l’infection utilise pour accéder à d’autres cellules. Cette technologie est basée sur la mutation génétique et confère aux patients une immunité naturelle contre la maladie.

Pourtant, il faut se rappeler que la recherche a été menée à des fins expérimentales. Ils ne pourront l’utiliser que lorsque les spécialistes seront pleinement convaincus de l’innocuité de ces méthodes, avant de commencer à l’utiliser pleinement en médecine.

Questions éthiques

Aujourd’hui, un sommet international sur l’édition de gènes humains a permis l’utilisation de certaines méthodes de génie génétique uniquement à quelques particuliers et laboratoires du monde. Mais les études ne doivent pas s’effectuer sur les cellules génératives ou les embryons précoces humains qui seront utilisés pour une grossesse à l’avenir.
Aussi, les biologistes n’excluent pas que la modification génétique d’embryons humains, avec un contrôle faible, puisse conduire à la création du premier enfant génétiquement modifié en laboratoire.
Les scientifiques réclament que le libre l’accès au génie génétique peut causer de graves problèmes puisqu’on ne sait pas encore quelles sont les conséquences à long terme de cette direction. Après tout, c’est une science assez jeune, elle n’a même pas 100 ans.

La majorité des communautés religieuses expriment également leur peur, en considérant le génie génétique comme des « jeux des dieux ».
Mais en réalité, tout n’est pas si mal. Après tout, lorsque nous pouvons modifier les gènes en toute sécurité, nous pouvons vaincre la plupart des maladies, produire plus de nourriture, ce qui arrêtera la faim dans certaines régions.

Dernières recherches du domaine du génie génétique dans le monde

En mars 2020 des scientifiques ont étudié un nouveau système CRISPR. Il est capable de simultanément couper l’ADN en différents points et éliminer des fragments de gènes. Outre Cas9, il comprend Cas12a qui avec l’activité de la ribonucléase divise l’ARN en une paire de guides. Cette technologie s’appelle CHyMErA.
CRISPR / Cas9 / Cas12a est l’une des méthodes les plus prometteuses du monde moderne et ne fera que se développer et s’améliorer dans les années à venir. Plus important encore, cette technologie est non seulement efficace, mais aussi rapide, peu coûteuse et totalement sûre.