Photo gracieuseté de Brain Facts.
Le Cancer et p53
Les cancers sont causés par un changement ou un dommage dans les gènes. Ces changements sont appelés mutations, qui empêchent les gènes de fonctionner de façon ordinaire. Selon le Cancer Net, l'un des gènes les plus fréquemment mutés chez les personnes atteintes d'un cancer est le gène p53 (également connu sous le nom de TP53). The Cancer Institute dit le gène produit une protéine située dans le noyau des cellules et joue un rôle essentiel dans la division et la mort des cellules. Le gène p53 appartient à la famille des gènes suppresseurs de tumeurs.
Inspiration CRISPR-Cas9
Abréviation de "clustered regularly interspaced short palindromic repeats" et de "CRISPR-associated protein 9", Medline Plus a déclaré que le système CRISPR-Cas9 est dérivé d'un mécanisme d'édition de gènes existant chez les bactéries. Les bactéries recueillent des parties d'ADN de virus et les utilisent pour construire des réseaux CRISPR (segments d'ADN). Cela permet aux bactéries de se souvenir des virus. Ainsi, lorsque les virus attaquent à nouveau, les bactéries utilisent les matrices CRISPR pour générer des segments d'ARN qui attaqueront l'ADN des virus, mettant ainsi ces derniers en danger.
Photo gracieuseté de ResearchGate.
Utilisation de CRISPR-Cas9 en laboratoire
En laboratoire, les chercheurs utilisent le même mécanisme que celui décrit précédemment. Selon Medline Plus, ils créent un morceau d'ARN avec une séquence guide qui se lie à une séquence cible spécifique de l'ADN. Ce morceau d'ARN se lie à l'enzyme Cas9, qui coupe l'ADN à l'endroit souhaité. D'autres enzymes, comme la Cpf1, peuvent également être utilisées. Après avoir coupé l'ADN, les chercheurs utilisent le mécanisme de réparation de l'ADN de la cellule pour ajouter ou supprimer des fragments d'information génétique, ou pour modifier l'ADN en remplaçant un segment existant par une autre séquence d'ADN adaptée.
CRISPR-Cas9 et p53
Pour commencer, il est important de connaître les différences entre certains termes. Dans un article de recherche de Neil T. Pfister et Carol Prives, il est dit que le TP53 de type sauvage (TP53-WT) est un facteur de transcription spécifique de la séquence qui, lorsqu'il est activé par divers stress, favorise les résultats cellulaires, tels que l'arrêt des cellules, la mort cellulaire, les changements métaboliques, et plus encore selon le stress. D'autre part, article sur l'hétérogénéité intra-tumorale, les tumeurs TP53-nulles (TP53/) constituent un groupe spécifique de tumeurs caractérisées par des mutations non-sens, des décalages de cadre ou des mutations d'épissage associés à une absence totale d'expression de p53.
Dans une étude publiée en mai 2020, la recherche a démontré que la voie p53 était augmentée (plus fortement exprimée) lorsque Cas9 était introduit dans 165 paires de lignées cellulaires cancéreuses humaines et leurs dérivés exprimant Cas9, selon le profilage de l'expression génétique des lignées cellulaires TP53 de type sauvage (TP53-WT). Le p53 étant une protéine suppresseur de tumeurs, son activation stimule la formation d'une série de produits génétiques, qui entraînent soit un arrêt prolongé du cycle cellulaire dans la phase G1 du cycle, inhibant ainsi la prolifération des cellules endommagées, soit l'apoptose, qui élimine les cellules endommagées de notre corps. Ce phénomène s'est avéré vrai tant au niveau de l'ARN messager (ARNm) que des protéines. En outre, les lignées cellulaires exprimant Cas9 ont montré une augmentation de la réparation de l'ADN. L'analyse génétique de 42 paires de lignées cellulaires a révélé que l'injection de Cas9 peut entraîner l'apparition et la propagation de mutations inactivant la protéine p53, ce qui a été vérifié par des tests de compétition sur des lignées cellulaires isogéniques (génotypes similaires) TP53-WT et TP53-null (TP53/).
Enfin, ils ont observé que l'activité de Cas9 était plus faible dans les lignées cellulaires TP53-WT que dans les lignées cellulaires TP53-mutantes, et que l'activation de la voie p53 induite par Cas9 modifiait la sensibilité cellulaire aux perturbations génétiques et pharmacologiques. Ces découvertes peuvent avoir des ramifications influentes pour une application correcte de l'édition du génome médiée par CRISPR-Cas9.
Dans une autre étude publiée en juin 2018, il a été démontré que p53 antagonisait l'efficacité de la modification génétique médiée par Cas9 dans les cellules cibles. Elle a démontré que l'édition CRISPR-Cas9 fonctionnait mieux dans les cultures cellulaires déficientes en p53. La suppression ou la réduction de p53 a fini par augmenter le nombre de cellules survivantes avec un génome modifié dans des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes humaines (hRPE) immortalisées et des cellules souches pluripotentes humaines (hPSC). La technologie CRISPR sélectionne les cellules présentant une déficience en p53, ce qui signifie que les cellules modifiées sont plus vulnérables et pourraient donner lieu à des tumeurs.
Photo gracieuseté de eLife.
CRISPR et le traitement du cancer
Des chercheurs ont montré avec succès qu'ils étaient capables de détruire des cellules cancéreuses chez la souris en utilisant l'édition de gènes. Selon leurs conclusions, des nanoparticules lipidiques pourraient être capables de pénétrer dans les cellules cancéreuses et de donner des instructions pour la production d'enzymes CRISPR, qui peuvent déchirer le matériel génétique de ces cellules et les détruire. Cependant, les chercheurs ont rencontré quelques problèmes dans leurs recherches. Les cellules possèdent un mécanisme de défense qui protège leur matériel génétique contre toute sorte de manipulation. Plusieurs chercheurs de différents établissements d'enseignement tels que l'université de New York, l'université de Tel Aviv, l'université de Harvard, ainsi qu'une société appelée Integrated DNA Technologies ont mis au point des particules lipidiques capables de fournir aux cellules les instructions utilisées pour fabriquer les enzymes CRISPR-Cas9. Les cellules ont alors la capacité d'utiliser ces instructions pour fabriquer les enzymes, qui à leur tour couperaient l'ADN des cellules cancéreuses et les détruiraient. Dan Peer, directeur du laboratoire de nanomédecine de précision de l'université de Tel Aviv, a toutefois soulevé un point spécifique : "Nous voulons nous assurer que cette charge utile est focalisée dans la bonne cellule. Il ne faut pas modifier les cellules saines voisines. Nous voulons modifier uniquement les cellules malades. Ce que nous appelons les effets hors cible sont potentiellement très élevés. Ce que nous avons montré, avec notre stratégie, c'est que si vous regardez les cellules voisines, nous avons constaté qu'il n'y a pas d'activité. Il n'y a pas d'édition". Cela empêche les scientifiques de procéder à des essais cliniques sur l'homme, mais ils veulent pousser cette recherche jusqu'à ses limites et, à terme, procéder à des essais cliniques afin de faire progresser les soins et les thérapies contre le cancer, puisque ce domaine semble très prometteur pour le traitement du cancer.
L'auteur d'article: Céline Guirguis
Rédacteurs d'article: Maria Giroux, Edie Whittington