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Une nouvelle technologie d’écriture de gènes promet d’insérer de grandes quantités d’ADN

Il existe un besoin de systèmes d’édition de gènes capables de gérer une gamme croissante d’amplitudes de taille pour supprimer les bases de certains défauts génétiques pathologiques. Les méthodes précédemment publiées telles que l’intégration ciblée indépendante de l’homologie et la transduction dormante sont sur la bonne voie, mais ne sont pas disponibles pour une utilisation dans les cellules de mammifères ou n’ont pas les exigences de précision nécessaires.

Marc Goel, PhD, directeur d’études à l’Université Pompeu Fabra (PFU) de Barcelone, en Espagne, a déclaré dans un communiqué.

Pour combler cette lacune, les chercheurs de PFU ont développé une technologie de livraison de gènes programmable efficace et précise basée sur la protéine de fusion Cas9-piggyBac avec la capacité de livrer des charges utiles petites et grandes. Le système combine des protéines CRISPR-Cas modifiées et une transposase PiggyBac (unité de coupe et de transport), selon les chercheurs. Dans le système, Cas9 trouve et marque le point d’insertion génomique tandis que la transposase PiggyBac fonctionnelle offre une intégration accrue sur la cible et réduit les événements hors cible. (nat commun3 décembre 2021)

Pour évaluer les performances du système FiCAT, les chercheurs ont créé un système rapporteur sensible à l’insertion du gène cible basé sur la reconfiguration d’un cadre de lecture ouvert d’une protéine fluorescente lors de l’intégration sur la cible.

« La technologie FiCAT nous permet d’insérer avec précision de grandes portions d’ADN dans le génome », a commenté Avincia Sanchez Michias, PhD, chercheuse postdoctorale. « Cela signifie que nous pouvons développer des solutions thérapeutiques pour des maladies qui n’ont actuellement aucun remède, comme la dystrophie musculaire de Duchenne, ou certains cas de cécité héréditaire, où le gène affecté est de grande taille. »

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Pour démontrer l’efficacité de la livraison programmable et de l’introduction de petites et grandes charges utiles, l’équipe a effectué une livraison in vivo de gènes cibles dans des foies de rats à l’aide de lignées cellulaires humaines (Hek293T et K-562) et de souris (C2C12). Les résultats indiquent que les insertions de gènes étaient efficaces et durables dans le temps.

Enfin, une bibliothèque regroupée de 17 acides aminés PiggyBac a été testée pour améliorer encore l’activité ciblée de FiCAT. Avec ces différences, les chercheurs ont découvert que certaines d’entre elles conduisaient à des améliorations d’efficacité allant jusqu’à 25 % à 30 %.

« Nous avons progressivement modifié les enzymes afin qu’elles acquièrent la fonction que nous recherchions et sélectionnons les enzymes qui ont montré une meilleure fonction », a déclaré Dmitriy Ivancic, co-premier auteur de l’article. « Notre travail est un exemple clair que l’ingénierie des enzymes dans le contexte de l’édition du génome a un grand potentiel. »

Plus important encore, les scientifiques de l’UPF ont découvert que le système fonctionne de manière irréversible et s’adapte bien à la taille de la charge utile. L’équipe travaille sur des études de preuve de concept préclinique pour l’administration de FiCAT avec des nanoparticules lipidiques.

UPF a transféré sa technologie FiCAT à une filiale, Integra Therapeutics, fondée en 2020 par Güell et Sánchez-Mejías. La société a reçu 4,5 millions d’euros (5,1 millions de dollars) de financement d’Advent France Biotechnology, Invivo Capital et Takeda Ventures, pour développer la technologie et atteindre les patients.

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Delphine Perrault

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