Des chercheurs en biochimie et biophysique à l'université de Columbia (États-Unis) ont élaboré une paire de “ciseaux moléculaires” appelée INTEGRATE, afin de manipuler des fragments d’ADN issus de cellules ou introduits directement dans ces dernières.
Ce nouvel outil décrit dans une publication de la revue Nature s’inspire directement du CRISPR-Cas9, dispositif de thérapie génique qui consiste à couper un brin d’ADN pour l’introduire ensuite dans une cellule afin de soigner des maladies infectieuses ou certaines formes de cancer.
Mais contrairement au CRISPR, qui implique une cassure du bout d’ADN, les nouveaux ciseaux INTEGRATE conduiraient au même résultat en gardant le matériel génétique intact, évitant ainsi le risque d’erreur ou de modification involontaire d’autres cellules.
Le contrôle du processus de réparation du fragment d'ADN prélevé par les cellules représente encore un défi majeur dans le domaine, notamment parce que des modifications génétiques non souhaitées sont souvent introduites par inadvertance dans le génome.
Un outil précieux pour préserver les neurones
Les auteurs de ces nouveaux travaux ont utilisé une technique appelée cryo-microscopie électronique, qui consiste à congeler un échantillon du complexe d'édition des gènes dans de l'azote liquide et à le bombarder d'électrons. Ils ont ensuite utilisé les images captées au microscope électronique pour générer des modèles de résolution atomique du système INTEGRATE.
Leur méthode se base sur l’activité de la bactérie Vibrio cholerae, principalement connue pour son implication dans le choléra, maladie infectieuse de l’intestin. Cette bactérie présente la particularité de pouvoir “sauter” d’une cellule à l’autre en transmettant l’information génétique, sans l’endommager.
“Nous avons montré dans une première étude comment tirer parti de INTEGRATE pour des insertions ciblées d'ADN dans les cellules bactériennes. Ces nouvelles images, fruit d'une merveilleuse collaboration avec le laboratoire d'Israel Fernández, expliquent la biologie avec des détails moléculaires incroyables et nous aideront à améliorer le système en guidant les efforts d'ingénierie des protéines”, indique Sam Sternberg, professeur adjoint de biochimie et de biophysique moléculaire à l'université de Columbia, qui a co-dirigé la recherche.
Ce nouvel outil pourrait également aider les scientifiques à effectuer des modifications génétiques dans des types de cellules ayant une activité limitée de réparation de l'ADN, comme les neurones, où les tentatives d'utilisation du CRISPR ont été comparativement moins fructueuses. Les chercheurs prévoient d'explorer davantage cette piste, tout en développant l'outil pour de nouvelles approches thérapeutiques des maladies génétiques.
