Recherche sur l’ADN

La thérapie génique est une technique qui consiste à ajouter des gènes fonctionnels aux cellules d’un patient pour remplacer les gènes dysfonctionnels. La technique utilise généralement des virus modifiés pour fournir le matériel génétique souhaité dans les cellules d’un hôte. Étant donné que le virus envahit naturellement et modifie génétiquement les cellules, il en fait un candidat idéal pour manipuler sélectivement le génome d’une cellule. Ces virus voient leurs gènes virulents enlevés et remplacés par des gènes d’intérêt souhaités, de sorte qu’au lieu de rendre les patients malades, ils leur donnent des gènes fonctionnels.

Ceci est efficace dans le traitement de conditions telles que la thalassémie, une maladie du sang causée par une mutation génétique. En remplaçant cette mutation génétique par un gène fonctionnel, la thérapie génique traite la maladie et permet au patient de fabriquer des cellules sanguines fonctionnelles.

Thérapie génique in Vivo

Il existe deux approches différentes de la thérapie génique: in vivo (à l’intérieur du corps) et ex vivo (à l’extérieur du corps). Lorsqu’il est effectué in vivo, le virus modifié est injecté directement dans la région du corps du patient avec des cellules anormales. Ceci est particulièrement utile lorsque seules certaines cellules nécessitent une manipulation génétique, comme lorsque l’on cible des cellules cérébrales dans le traitement de la maladie de Parkinson et des maladies de la rétine.

Plusieurs classes de virus présentent un intérêt pour l’administration de la thérapie génique, comme les herpèsvirus et les rétrovirus, cependant, la famille des adénovirus (y compris le rhume) présentait un intérêt particulier dans les premières expériences in vitro. Malheureusement, cette classe de virus peut provoquer une réponse immunitaire qui met les patients en danger.

Les chercheurs se sont maintenant tournés vers le virus adéno-associé (AAV) dans la thérapie génique, car il ne possède pas les gènes nécessaires pour s’auto-propager. Les chercheurs transfèrent l’ADN non nocif de l’adénovirus à l’AAV pour lui permettre d’administrer efficacement une thérapie génique.

Thérapie génique ex Vivo

La thérapie génique ex vivo, en revanche, implique l’extraction de sang / moelle osseuse d’un patient et la séparation des cellules matures et immatures. Un gène d’intérêt est ensuite ajouté aux cellules immatures, qui sont réimplantées dans la circulation sanguine du patient. Ces cellules se rendent ensuite dans la moelle osseuse où elles prolifèrent rapidement et remplacent toutes les cellules défectueuses.

C’est la procédure utilisée avec ZYNTEGLO, la thérapie génique de Bluebird pour la bêta-thalassémie qui a été mentionnée précédemment. ZYNTEGLO est fabriqué en retirant des cellules souches hématopoïétiques (« cellules sanguines immatures”) du patient, en faisant insérer par un virus une copie fonctionnelle du gène de la bêta-globine fonctionnelle dans ces cellules et en réintroduisant ces cellules souches fonctionnelles au patient. Ce traitement spécifique devrait être lancé l’année prochaine pour un montant faramineux de 1,8 million de dollars.

La thérapie ex vivo a également été utilisée dans le traitement de l’immunodéficience combinée sévère, ou syndrome du garçon bulle. Cette thérapie utilise des rétrovirus comme le VIH, qui sont très bons pour insérer leurs gènes dans les cellules hôtes. Plus de 30 patients ont reçu ce traitement SCID et plus de 90% des personnes traitées sont en rémission. C’est une approche beaucoup plus prometteuse qu’une greffe de moelle osseuse, qui donne un taux de rémission de 50%.

Édition du gène CRISPR-Cas9

CRISPR-Cas9 a été découvert dans le système immunitaire bactérien, où il est utilisé pour se défendre et désactiver l’ADN viral envahissant. Cas9 est une endonucléase, ou une enzyme qui peut couper sélectivement l’ADN. L’enzyme Cas9 est complexée avec une molécule d’ARN guide pour former ce qu’on appelle CRISPR-Cas9.

Tout d’abord, Cas9 localise une zone génétique spécifique d’intérêt connue sous le nom de PAM, ou motif adjacent au protospacer. Une fois que Cas9 se lie au PAM, l’ARN guide agit pour dérouler une partie de l’ADN. Ce guide a une séquence génétique qui correspond spécifiquement à une région unique de l’ADN, et une fois celle-ci liée, Cas9 découpe ce segment d’ADN comme une paire de ciseaux. La cellule tentera de réparer cette excision de manière sujette aux erreurs, conduisant souvent à des segments mutés. Ceci est utile pour éliminer un gène spécifique, ou « l’éteindre”.

Les chercheurs commencent à manipuler l’enzyme Cas9 pour faire plus que faire des incisions. En ajoutant différentes enzymes à Cas9, les scientifiques peuvent modifier des appariements de bases spécifiques de nucléotides, les éléments constitutifs du matériel génétique. Ce faisant, ils peuvent modifier précisément un gène pour le transformer d’une forme pathogène en un gène sain.

CRISPR-Cas9 peut être administré à la fois in vivo, à travers un véhicule de distribution emballé comme des nanoparticules d’or, et ex vivo d’une manière similaire au système ZYNTEGLO (si le virus a été remplacé par CRISPR-Cas9). Voir la vidéo ci-dessous pour les animations des différentes applications de CRISPR.

C’est riche. Combinaison de cellules souches pluripotentes induites dérivées de patients (avec tachycardie ventriculaire), thérapie génique, #optogénétique, #CRISPR, organe sur puce, pour créer un ”test d’exercice dans un plat » étape vers la guérison. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) 17 juillet 2019