Avancées dans l'édition prime pour la recherche génétique

Les variantes génétiques jouent un rôle important dans les maladies humaines. Comprendre comment ces variantes affectent la fonction des gènes peut aider à découvrir les mécanismes biologiques des maladies et à améliorer les outils utilisés pour prédire les effets de ces variantes. Cependant, il y a eu un manque de preuves pratiques pour soutenir l'utilisation des données génétiques humaines pour les découvertes médicales et la médecine personnalisée.

La plupart des variantes génétiques trouvées chez les humains n'ont pas été testées pour leurs effets fonctionnels. Beaucoup de ces variantes sont classées comme variantes d'importance incertaine (VUS), ce qui signifie que leur impact sur la santé n'est pas clair. Chaque gène cliniquement pertinent peut avoir des centaines ou des milliers de ces VUS.

Pour résoudre ce problème, une nouvelle méthode appelée essais multiplexés des effets des variants (MAVEs) a été développée. Les MAVEs permettent aux scientifiques de tester de nombreuses variantes génétiques en une seule expérience, fournissant des preuves fonctionnelles précieuses. Les méthodes actuelles pour tester les variantes, comme l'édition génomique de saturation et l'édition de base, rencontrent des défis. Les méthodes d'édition comme l'édition de base sont évolutives mais ont des limitations, surtout avec certains types de variantes.

Cet article va explorer une méthode plus récente appelée édition prime, qui permet aux chercheurs d'insérer divers types de changements génétiques dans tout le génome. Cette technique pourrait permettre des études plus précises et complètes des effets de nombreuses variantes à la fois.

#Bases de l'édition prime

L'édition prime utilise une enzyme spéciale appelée Cas9, qui est modifiée pour réaliser des modifications précises dans l'ADN. Le design implique un ARN guide qui dirige où l'enzyme Cas9 fera des coupures dans l'ADN. Cela permet l'insertion ciblée de changements génétiques.

L'ARN guide aide non seulement à localiser le site cible dans le génome mais contient aussi les infos pour la modification spécifique à faire. Cette méthode a montré des promesses dans la réalisation d’éditions en utilisant la transcription inverse pour insérer de nouvelles informations dans l'ADN.

Bien que l'édition prime ait le potentiel de permettre des changements génétiques précis et efficaces, elle n'est pas encore totalement optimisée pour les études à grande échelle. Les chercheurs travaillent à améliorer l'efficacité de l'édition prime et à déterminer comment elle peut fonctionner avec de nombreuses variantes à la fois.

#Développement d'une nouvelle plateforme d'édition prime

Pour améliorer les capacités d'édition prime, une nouvelle plateforme a été développée pour installer efficacement de nombreuses variantes génétiques dans des cellules humaines. Une lignée cellulaire humaine spécifique connue sous le nom de HAP1, qui a un génome presque haploïde, a été choisie pour son adéquation à l'étude des effets des variantes récessives.

Les chercheurs ont créé une version de la lignée cellulaire HAP1 qui exprimait de manière stable une version optimisée de l'éditeur prime. Cette expression stable permet à l'éditeur prime d'être présent en continu, rendant le processus plus efficace au fil du temps.

Le design de la plateforme incluait une méthode pour sélectionner les cellules en fonction de leur modification réussie, permettant d'identifier quelles variantes avaient des effets fonctionnels.

#Caractéristiques clés de la nouvelle plateforme

1. Dépistage groupé : La plateforme permet de tester plusieurs variantes simultanément. Cette approche groupée peut grandement accélérer le rythme des expériences.

2. Validation des variantes actives : En utilisant un système qui enregistre l'activité des pegRNA, les chercheurs peuvent se concentrer sur les variantes ayant le plus grand impact, filtrant celles qui sont moins efficaces.

3. PegRNAs optimisés : La plateforme utilise des pegRNAs conçues pour maximiser les chances de réussites des éditions. Cette stratégie aide à augmenter l'efficacité de l’installation des variantes.

4. Mesure d'activité : Les chercheurs suivent l'activité des pegRNAs en mesurant à quel point ils réalisent efficacement les modifications souhaitées dans les régions cibles du génome.

5. Stratégies de sélection : Le système inclut des méthodes pour sélectionner les cellules basées sur leurs changements génétiques, améliorant la capacité à découvrir des variantes avec des effets spécifiques.

#Caractérisation fonctionnelle des variantes SMARCB1

Les chercheurs ont utilisé leur plateforme pour étudier les variantes dans le gène SMARCB1, qui est connu pour être essentiel à la fonction cellulaire. Ils ont conçu des bibliothèques de pegRNA pour tester toutes les variantes de nucléotides simples (SNV) possibles dans certaines régions de ce gène.

En employant une méthode appelée sélection négative, ils ont pu discerner quelles variantes avaient des effets dommageables en observant la déplétion de variantes spécifiques au fil du temps. Ceci est particulièrement utile pour identifier les variantes perte de fonction (LoF), qui entraînent une perte totale de l'activité du gène.

Les résultats ont montré que les variantes causant des mutations de décalage de lecture étaient déplétées, confirmant que SMARCB1 est essentiel. Avec le temps, l'équipe a pu voir à quel point leur plateforme a capturé efficacement les effets fonctionnels de ces changements génétiques.

#Investigation des variantes dans MLH1

Après le succès avec SMARCB1, les chercheurs se sont concentrés sur le gène MLH1. Les variantes de ce gène sont associées à divers cancers, mais les effets précis de nombreuses de ces variantes restent incertains.

Pour explorer ça, ils ont créé une bibliothèque de pegRNA ciblant le gène MLH1 et ont testé ses variantes de la même manière à haut débit utilisée précédemment pour SMARCB1. Ils ont ajouté une stratégie de sélection en utilisant un médicament appelé 6-thioguanine (6TG), qui a permis d'identifier les variantes LoF en fonction de la réponse des cellules au médicament.

Cette approche a donné des aperçus sur comment certaines variantes affectaient la fonction cellulaire. En comparant les taux d'édition des différentes variantes, ils ont pu différencier entre les effets neutres et pathogènes.

#Évaluation des variantes non codantes

Bien que beaucoup d'attention soit souvent portée sur les variantes codantes qui affectent le fonctionnement des protéines, les variantes non codantes jouent aussi des rôles cruciaux dans la régulation des gènes. Elles peuvent influencer comment les gènes sont activés ou désactivés mais peuvent être plus difficiles à évaluer.

Dans leur prochaine expérience, les chercheurs ont cherché à étudier les variantes non codantes dans le gène MLH1 signalées dans une base de données appelée ClinVar. Ils ont conçu une bibliothèque qui incluait toutes les variantes non codantes connues de moins de 10 paires de bases.

En appliquant les mêmes techniques de dépistage, ils ont pu mesurer l'impact de ces variantes non codantes. Leurs résultats ont mis en évidence l'importance des régions non codantes dans la régulation des gènes et ont ajouté de nouvelles informations sur des variantes qui pourraient potentiellement affecter le risque de maladies.

#Conclusion

Le développement de cette nouvelle plateforme d'édition prime représente une avancée significative dans l'étude des variantes génétiques. En permettant aux chercheurs d'évaluer efficacement de nombreuses variantes simultanément, cela ouvre de nouvelles possibilités pour comprendre les liens entre la génétique et la maladie.

Grâce à des améliorations continues et à d'autres études, cette plateforme pourrait jouer un rôle critique dans le diagnostic des troubles génétiques et l'orientation des traitements personnalisés. Comprendre à la fois les variantes codantes et non codantes sera essentiel pour réaliser le plein potentiel de la recherche génétique en médecine.

La capacité à caractériser précisément les variantes génétiques a le potentiel d'impacter notre approche des troubles génétiques, fournissant des aperçus plus clairs sur les mécanismes sous-jacents et ouvrant la voie à des thérapies innovantes.

L'avenir de la recherche génétique est prometteur, et avec des outils comme celui-ci, les scientifiques sont mieux préparés à explorer les complexités de la génétique humaine et à découvrir de nouvelles façons d'améliorer la santé et le bien-être.