CRiSPR et syndrome dup15q

-Par Dr Stormy Chamberlain

Membre du conseil consultatif professionnel de l'Alliance Dup15q

Centre de santé de l'Université du Connecticut, Farmington, CT, professeur agrégé, génétique et sciences du génome
Directeur associé, programme d'études supérieures en génétique et biologie du développement

MISE À JOUR: 3/10/2020 

CRISPR est un excellent outil pour le laboratoire, mais son utilisation comme thérapeutique pour Dup15q est probablement loin et pas idéale. Bien que la découpe CRISPR soit extrêmement efficace, l'utilisation de CRISPR pour supprimer complètement le chromosome ou le segment chromosomique dupliqué est incroyablement inefficace, même en laboratoire. Nous commençons avec 1 million de cellules et ne supprimons que parfois le chromosome idique. Nous n'avons jamais supprimé le chromosome interstitiel. Il faudrait que ce processus inefficace fonctionne parfaitement dans de nombreux neurones individuels du cerveau sans aucune erreur. Ai-je mentionné que c'est inefficace?  

Ne pourrions-nous pas supprimer / modifier un gène à la fois?  Oui, sauf que nous ne savons toujours pas de quel gène il s'agirait - et il y en a probablement plus d'un. Nous ne pouvons pas non plus contrôler le nombre des 3-4 copies d'un gène qu'il toucherait. Même pour changer un gène, CRISPR resterait longtemps dans un neurone, coupant efficacement l'ADN qu'il ne devrait pas couper. Les réparations de ces coupures sont pleines d'erreurs, qui peuvent conduire à des situations dangereuses telles que des mutations et des cancers. Il existe de meilleurs moyens que les CRISPR coupant l'ADN pour réduire la production de gènes, tels que les ASO, les siRNA, les miARN, la régulation épigénétique, etc. Ceux-ci sont susceptibles d'être plus sûrs, plus efficaces et plus rapides à être développés en tant que thérapeutique que CRISPR.  

Cela dit, il existe d'autres approches CRISPR qui pourraient être plus susceptibles d'être développées en tant que traitement pour Dup15q. Ceux-ci utilisent un CRISPR «mort» qui ne coupe pas l'ADN. Au lieu de cela, ce CRISPR mort peut être utilisé pour amener les régulateurs à des gènes spécifiques afin de réduire leur production. Il existe également des CRISPR qui coupent l'ARN plutôt que l'ADN et peuvent réduire la production de gènes spécifiques. Nous en avons entendu parler lors de notre symposium scientifique en 2018. Les CRISPR coupant l'ARN présentent également des risques, mais pas autant que les CRISPR coupant l'ADN.   

Dans le contexte de la récente publication sur l'utilisation des CRISPR injectés directement dans l'œil, (https://www.nature.com/articles/d41586-020-00655-8), les chercheurs ont déclaré dans le communiqué de presse que «L'outil d'édition de gènes reste dans l'œil et ne se déplace pas vers d'autres parties du corps, donc «si quelque chose ne va pas, le risque de préjudice est très faible», a-t-il déclaré. «C'est un bon premier pas vers l'édition de gènes dans le corps.» 

La raison pour laquelle ils peuvent faire cela dans l'œil est qu'ils peuvent retirer l'œil si quelque chose de mauvais / dangereux (c'est-à-dire des mutations supplémentaires conduisant au cancer) se produit. L'œil est également immunoprivilégé, ce qui signifie qu'il y a très peu de réaction immunitaire dans l'œil. Ailleurs dans le corps, le système immunitaire réagira à la protéine CRISPR, qui est un autre obstacle gigantesque que CRISPR doit surmonter avant d'être utilisé comme thérapie chez l'homme. Les cellules sanguines sont facilement CRISPR car elles peuvent être retirées, modifiées par une brève exposition CRISPR, puis confirmées pour la modification prévue et l'absence de mutation dangereuse. Les cellules correctement modifiées peuvent ensuite être développées pour en produire davantage et remplacées par un humain. Cela s'appelle l'édition ex vivo et ne peut pas être fait pour les neurones. Les cellules cérébrales ne peuvent pas être retirées du corps, développées et remplacées.    

Enfin, une scientifique a récemment rendu public son travail sur la fourniture de CRISPR au cerveau de souris atteintes du syndrome du X fragile à l'aide de nanoparticules (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6544395/). Ils ont utilisé CRISPR pour muter le gène codant pour mGluR5, qui a été montré pour aider avec le syndrome du X fragile dans des modèles murins de la maladie. Bien qu'ils aient montré qu'ils pouvaient utiliser CRISPR pour muter un seul gène dans le cerveau, ils ont utilisé la coupure sale / dangereuse suivie du processus de réparation sujet aux erreurs pour ce faire. Ils n'ont pas regardé quoi d'autre avait muté et n'ont pas suivi les souris pour des conséquences à long terme. 

Surtout, ils n'ont pas changé le problème génétique qui a causé Fragile X, mais plutôt une cible en aval qui peut avoir d'autres conséquences involontaires. Cette cible, mGluR5, peut également être inhibée efficacement à l'aide de médicaments traditionnels à petites molécules, et des essais cliniques sont en cours pour tester ces médicaments chez l'homme. Il ne semble pas judicieux d'utiliser un CRISPR permanent et dangereux pour atteindre un objectif simple qui n'est pas curatif - c'est comme utiliser une masse pour effectuer une chirurgie cérébrale délicate. Bien sûr, le patient n'a peut-être pas le problème cérébral qu'il avait auparavant, mais maintenant il y a potentiellement beaucoup d'autres problèmes, et vous n'avez même pas résolu le problème principal.

L'Alliance Dup15q se consacre à soutenir l'évaluation des technologies de thérapie génique existantes et à faire progresser le développement de nouvelles technologies. Nous sommes extrêmement fiers que ce soit le but principal de notre subvention CZI récemment octroyée, qui se concentre sur des variantes de nombre de copies complexes comme dup15q où de nombreux gènes sont affectés.

Voir la FAQ sur la génétique:

1/30/2018

CRISPR est une technologie passionnante qui a déjà révolutionné la science de laboratoire et qui révolutionnera probablement la médecine à l'avenir. Les approches basées sur CRISPR peuvent être divisées en deux thèmes principaux: l'édition du génome, qui change les paires de bases d'ADN réelles dans le génome d'une cellule et l'altération de l'expression génique, qui change la quantité de gène ou de protéine produite, mais ne change pas la séquence de l'ADN lui-même.

En laboratoire, nous utilisons la version d'édition du génome de CRISPR pour muter des gènes individuels, pour supprimer une copie entière de la région 15q11-q13 ou pour se débarrasser du chromosome isodicentrique dans les lignées de cellules souches pluripotentes induites par Dup15q. Ce sont d'excellents outils de laboratoire, mais la technologie n'est pas encore assez efficace ni suffisamment sûre pour être utilisée comme approche thérapeutique. 

Nous utilisons également l'autre version de CRISPR pour activer ou réprimer des gènes spécifiquement. Dans cette version, la protéine Cas9, qui coupe généralement l'ADN, est modifiée afin qu'elle ne puisse pas couper l'ADN. Cependant, cette protéine peut toujours être ciblée vers un endroit spécifique du génome. Des groupes ont attaché une cargaison différente à cette protéine pour activer des gènes silencieux ou silencieux ou pour amortir les gènes hautement exprimés (forts). Nous avons développé cette approche pour augmenter ou diminuer UBE3A dans nos lignées de cellules souches pluripotentes induites. Nous n'avons pas encore appliqué cela aux cellules Dup15q, mais si cela fonctionne bien, nous chercherons à le faire à l'avenir. 

Les approches thérapeutiques utilisant CRISPR sont encore une issue à l'avenir. Alors que certains groupes les ont utilisés à des fins thérapeutiques, cela s'est jusqu'à présent limité aux cellules sanguines, où ils peuvent prélever une cellule, utiliser CRISPR dans une boîte, puis renvoyer la cellule au patient. Ce n'est pas vraiment faisable pour les troubles touchant le système nerveux central. Pour les approches thérapeutiques, les composants CRISPR devront être délivrés à l'aide d'un virus, tel que l'AAV. Les laboratoires y travaillent, mais la machinerie CRISPR est un peu trop grande pour les approches actuelles. On s'inquiète également des effets hors cible - CRISPR peut modifier l'ADN à des endroits qu'il n'est pas censé faire - ce qui peut augmenter le risque de cancer et d'autres problèmes. Enfin, certains s'inquiètent de la modification accidentelle de la lignée germinale - ovules et spermatozoïdes - qui pourrait apporter des modifications involontaires aux générations futures. Il s'agit d'un dilemme éthique majeur auquel la thérapeutique CRISPR est confrontée. 

Néanmoins, des progrès continueront d'être réalisés pour développer des thérapies utilisant les deux types d'approches CRISPR. Ils prendront probablement plus de temps à se développer et à se développer que certaines autres approches thérapeutiques prometteuses. Par exemple, les oligonucléotides antisens (ASO) et les ARN en épingle à cheveux courts (shRNA) peuvent tous être actuellement utilisés pour modifier l'expression génique de manière ciblée et réversible. Ces deux types d'approches sont déjà utilisés en clinique pour d'autres troubles. Si nous savons sur quel (s) gène (s) se concentrer, ces approches pourraient être plus prometteuses pour le syndrome de Dup15q.