Une nouvelle méthode d’édition de gènes signale une mutation X fragile à réparer | Spectre

Hun-Goo Lee n’a pas cherché à découvrir une nouvelle façon de traiter potentiellement le syndrome de l’X fragile. Il voulait juste résoudre un mystère : pourquoi certaines cellules porteuses d’une mutation X fragile ne sont-elles pas affectées ?

La mutation — plus de 200 copies de la chaîne trinucléotidique « CGG » dans le Gène FMR1 – fait généralement taire l’expression du gène et empêche la production de la protéine FMRP. Dans certaines conditions de laboratoire, cependant, les cellules embryonnaires qui portent ces longues répétitions CGG produisent encore du FMRP.

Selon un nouveau étude de Lee et ses collègues. Inspirée par ce mécanisme, l’équipe a développé un nouvel outil d’édition de gènes qui permet à d’autres types de cellules X fragiles de supprimer également les répétitions de trinucléotides.

“C’est un travail passionnant”, déclare António Bedalov, professeur à la division des sciences translationnelles et thérapeutiques au Fred Hutchinson Cancer Center à Seattle, Washington, qui n’a pas participé à l’étude. Cette approche pourrait, en théorie, traiter le syndrome du X fragile et d’autres conditions avec des répétitions génétiques similaires, dit-il. “Vous avez vraiment attaqué la cause première du problème.”

ELes cellules X fragiles mbryoniques peuvent apparaître non affectées et exprimer FMR1 lorsqu’elles sont cultivées dans un milieu spécifique, et deux médicaments dans ce milieu étaient responsables, a découvert l’équipe de Lee.

Dans le syndrome de l’X fragile, les répétitions CGG dans FMR1 accumulent des étiquettes épigénétiques appelées groupes méthyle, qui font taire le gène. Mais ces deux médicaments induisent des enzymes déméthylantes, qui éliminent les étiquettes méthyles et restaurent l’expression de FMR1 dans les cellules souches et les progéniteurs neuraux dérivés de personnes atteintes de l’X fragile, ont-ils découvert. Le traitement a conduit à l’excision des répétitions CGG. La contraction a commencé après trois à six jours de traitement ; en 12 jours, c’était complet.

Les chercheurs ont obtenu des résultats similaires lorsqu’ils ont utilisé une version existante de CRISPR pour cibler une enzyme d’élimination du méthyle sur le gène FMR1.

Mais l’administration d’une version inactive de l’enzyme en tant que contrôle a également accompli la même chose, suggérant que la déméthylation n’était pas le seul facteur déterminant de la contraction de CGG. “C’était la chose la plus époustouflante”, déclare l’enquêteur principal Jeannie Lee, professeur de génétique à la Harvard Medical School et président par intérim du département de biologie moléculaire du Massachusetts General Hospital. Hun-Goo Lee est chercheur au laboratoire de Jeannie Lee à Harvard.

Les chercheurs ont alors réalisé que l’approche basée sur CRISPR et le processus de déméthylation peuvent tous deux amener l’ADN à former une structure appelée boucle R. Ces boucles se produisent lorsque le double brin de l’ADN est interrompu par un segment d’ARN simple brin – semblable à un morceau de tissu qui se coince sur une bande de Velcro et crée une bosse où les bandes adhésives ne peuvent plus se connecter.

Cette «bosse» génomique – stabilisée par le grand nombre de répétitions CGG dans les cellules X fragiles – active la machinerie de réparation de l’ADN d’une cellule, qui supprime les répétitions.

L’équipe a ensuite conçu une version catalytiquement inactive de CRISPR qui incite spécifiquement les répétitions CGG à former des boucles R. L’outil pourrait éventuellement être emballé dans des virus et livré au cerveau, selon les chercheurs. Les résultats ont été publiés en mai dans la revue Cellule.

“J’aime l’idée d’utiliser les voies de réparation endogènes car elles s’accompagnent de millions d’années d’évolution” pour faire bouger les choses avec la plus grande fidélité, déclare Jeannie Lee.

UNBien que le travail soit préliminaire, il “donne une lueur d’espoir dans le domaine fragile du X”, dit Randi Hägerman, éminent professeur de pédiatrie et directeur médical du MIND Institute de l’Université de Californie à Davis, qui n’a pas participé à l’étude. “Cela signifie que vous pouvez éliminer la méthylation, puis réduire les répétitions CGG sans avoir à recourir à une intervention de thérapie génique.”

Mais on ne sait pas si ce traitement aurait des répercussions sur les personnes, ajoute Hagerman. D’une part, la méthode supprime suffisamment de répétitions CGG pour mettre une cellule sous la barre des 200 copies qui réduit au silence FMR1, mais pas nécessairement assez pour la mettre dans la plage typique de moins de 55. Les personnes avec 55 à 200 répétitions ont un X fragile ” prémutation » – qui peut ne pas entraîner de déficience intellectuelle, mais peut provoquer d’autres symptômes tôt dans la vie, notamment des troubles neuropsychiatriques associés à l’X fragile, de l’anxiété et de la dépression. “Ces préoccupations concernant l’implication de la prémutation doivent être prises en compte avant de faire un traitement qui transforme une mutation complète en une prémutation”, déclare Hagerman.

L’approche « n’est pas sans risque », convient Bedalov. Pourtant, dit-il, il y a probablement un avantage à utiliser la version catalytiquement inactive de CRISPR, qui “ne va pas faire de clivages sur tout le génome”. Et l’outil est plus petit que la moyenne des approches basées sur CRISPR, ce qui simplifie la livraison au cerveau, ajoute-t-il.

Avant de tirer des conclusions, les résultats doivent être testés dans des cellules qui ne se divisent pas, explique Bedalov. La réparation de l’ADN est active pendant la division cellulaire, note-t-il, et se produirait donc facilement dans les cellules souches et les cellules progénitrices neurales utilisées dans l’étude. «Étant donné que les neurones ne se divisent pas, il sera important de démontrer que les boucles R peuvent déclencher une excision répétée dans les cellules qui ne se divisent pas», dit-il.

Les chercheurs prévoient de tester cela ensuite. En fin de compte, dit Jeannie Lee, les travaux pourraient conduire à un moyen d’éliminer les trinucléotides en excès chez les personnes, ce qui pourrait aider à traiter le syndrome du X fragile ainsi que d’autres conditions qui découlent de cette forme de mutation.

“Nous avons commencé ici”, dit-elle en désignant le sol, se référant au puzzle initial qu’elle et Hun-Goo Lee ont entrepris de résoudre. “Et d’une manière ou d’une autre, nous nous sommes retrouvés dans l’espace extra-atmosphérique.”

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