Colonne de gauche : le gel CRISPR des chercheurs lorsqu’il n’est pas exposé à la séquence d’ADN déclencheur. Droite : le gel se dégrade entièrement après deux heures d’exposition au déclencheur
Le CRISPR est un puissant outil d’édition génétique qui s’avère très prometteur dans le traitement de maladies comme le VIH, le cancer, le diabète et bien d’autres. Aujourd’hui, de nouvelles recherches du MIT et de Harvard montrent à quel point cet outil est polyvalent, mettant les ciseaux génétiques du CRISPR au service des outils de diagnostic et des systèmes d’administration de médicaments programmés.
CRISPR fonctionne en utilisant certaines enzymes qui se lient à de courts guides d’ARN, les dirigeant à couper l’ADN dans des parties précises du génome. Cela permet à l’outil d’éliminer des gènes particuliers – comme ceux qui peuvent causer des maladies – et de les remplacer par quelque chose de plus utile.
Mais que se passerait-il si ce mécanisme de base – couper l’ADN lorsqu’un indice biologique spécifique est détecté – pouvait être appliqué à quelque chose de complètement différent ? C’est exactement ce que l’équipe de Harvard et du MIT a entrepris de faire.
Les chercheurs ont créé et testé quelques prototypes en ce sens. L’un d’eux est un gel qui peut retenir les particules de médicament et ne les libérer que lorsqu’un certain déclencheur d’ADN est présent. Deux autres sont des appareils de diagnostic qui utilisent le CRISPR pour analyser des échantillons à la recherche de biomarqueurs de la maladie ou de l’ADN de bactéries ou de virus. Dans les trois cas, l’équipe a utilisé l’enzyme Cas12a comme mécanisme de coupe.
Pour le premier projet, l’équipe a fabriqué un gel de polyéthylène glycol (PEG), auquel sont fixées certaines enzymes ou biomolécules avec des brins d’ADN. Lorsqu’une certaine séquence d’ADN est présente, le Cas12a est chargé de couper ces ancres d’ADN et de libérer la charge utile moléculaire.
Dans une variante, les chercheurs ont également fabriqué un gel d’acrylamide, dont un seul brin d’ADN constituait une partie essentielle de la structure. Dans ce cas, lorsque l’ADN déclencheur est détecté, tout le gel se décompose, ce qui peut libérer des charges utiles plus importantes, comme des nanoparticules ou même des cellules vivantes.
Une application possible de ce produit est un gel qui libère des bactéries modifiées à la demande dans l’intestin pour aider à traiter les maladies gastro-intestinales.
L’équipe a également créé deux appareils de diagnostic, l’un électronique et l’autre microfluidique. Dans les deux cas, l’appareil réagit lorsqu’une séquence déclencheur d’ADN est détectée. Cela signifie que les puces peuvent être programmées pour rechercher l’ADN d’un virus particulier, comme Ebola, dans un échantillon de sang.
L’appareil électronique contient un autre gel – cette fois en utilisant de l’ADN monocaténaire et du noir de carbone – qui conduit l’électricité. Ce gel est connecté à la surface d’une électrode, complétant ainsi un circuit. Mais lorsque la cible est détectée, Cas12a coupe l’ADN, détache le gel de l’électrode et coupe le circuit.
Le capteur microfluidique fonctionne de manière similaire, fabriqué avec un gel similaire contenant des brins d’ADN. Ce gel agit comme une valve : à l’état normal, il permet à une solution de circuler librement dans un canal. Mais lorsque le déclencheur est détecté, le gel se décompose, ferme la valve et arrête le flux.
Ce capteur a été testé en utilisant l’ARN du virus Ebola comme déclencheur, mais l’équipe dit qu’il pourrait aussi être utilisé pour détecter d’autres maladies infectieuses ou cellules cancéreuses circulant dans le sang.
- En génétique, les Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (« Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »), plus fréquemment désignées sous le nom de CRISPR (acronyme prononcé /ˈkrɪspəʳ/), sont des familles de séquences répétées dans l’ADN.
http://news.mit.edu/2019/crispr-edit-materials-gels-0822
https://science.sciencemag.org/content/365/6455/780
