Les chercheurs en génie génétique du gène cRISPR

Maintenant que le génie de l'édition de gènes est sorti de la bouteille, que souhaiteriez-vous en premier?

Des bébés aux yeux «parfaits», à l'intelligence débordante et au charisme d'une star de cinéma?

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Ou un monde sans maladie … pas seulement pour votre famille, mais pour chaque famille dans le monde?

Basé sur les événements récents, de nombreux scientifiques travaillent vers ce dernier.

Plus tôt ce mois-ci, des scientifiques de l'Oregon Health & Science University ont utilisé un outil d'édition de gènes pour corriger une mutation pathogénique chez un embryon.

La technique, connue sous le nom de CRISPR-Cas9, a permis de fixer la mutation de l'ADN nucléaire de l'embryon responsable de la cardiomyopathie hypertrophique, affection cardiaque commune pouvant entraîner une insuffisance cardiaque ou une mort cardiaque.

C'est la première fois que cet outil d'édition de gènes a été testé sur des œufs humains de qualité clinique.

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Si l'un de ces embryons avait été implanté dans l'utérus d'une femme et avait pu se développer complètement, le bébé aurait été libéré de la variation du gène responsable de la maladie.

Ce type de changement bénéfique aurait également été transmis aux générations futures.

Aucun des embryons de cette étude n'a été implanté ou autorisé à se développer. Mais le succès de l'expérience donne un aperçu du potentiel de CRISPR-Cas9.

Pourtant, pourrons-nous jamais éditer notre monde sans maladies?

Comment fonctionne l'édition de gènes

Selon la Genetic Disease Foundation, il existe plus de 6 000 troubles génétiques humains.

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Les scientifiques pourraient théoriquement utiliser CRISPR-Cas9 pour corriger l'une de ces maladies chez un embryon.

Pour ce faire, ils auraient besoin d'un morceau d'ARN approprié pour cibler les parties correspondantes du matériel génétique.

L'enzyme Cas9 coupe l'ADN à cet endroit, ce qui permet aux scientifiques de supprimer, de réparer ou de remplacer un gène spécifique.

Certaines maladies génétiques peuvent cependant être plus faciles à traiter avec cette méthode que d'autres.

"La plupart des gens se concentrent, du moins au début, sur des maladies où il n'y a qu'un seul gène impliqué - ou un nombre limité de gènes - et ils sont vraiment bien compris", Megan Hochstrasser, Ph.D. Innovative Genomics Institute en Californie, a déclaré à Healthline.

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Les maladies causées par une mutation d'un seul gène comprennent la drépanocytose, la fibrose kystique et la maladie de Tay-Sachs. Ceux-ci affectent des millions de personnes dans le monde entier.

Ces types de maladies, cependant, sont largement surpassés en nombre par des maladies comme les maladies cardiovasculaires, le diabète et le cancer, qui tuent des millions de personnes dans le monde chaque année.

La génétique - ainsi que les facteurs environnementaux - contribuent également à l'obésité, à la maladie mentale et à la maladie d'Alzheimer, bien que les scientifiques travaillent encore à comprendre exactement comment.

À l'heure actuelle, la plupart des recherches CRISPR-Cas9 se concentrent sur des maladies plus simples.

"Il y a beaucoup de choses qui doivent être mises au point avec la technologie pour arriver à l'endroit où nous pourrions l'appliquer à l'une de ces maladies polygéniques, où plusieurs gènes contribuent ou un gène a des effets multiples, Dit Hochstrasser.

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Traitement des adultes et des enfants, pas des embryons

Bien que les "bébés créateurs" attirent beaucoup l'attention des médias, beaucoup de recherches CRISPR-Cas9 sont concentrées ailleurs.

"La plupart des gens qui travaillent sur ce sujet ne travaillent pas avec des embryons humains", a déclaré Hochstrasser. "Ils essaient de comprendre comment nous pouvons développer des traitements pour les personnes qui ont déjà des maladies. <

Ces types de traitements seraient bénéfiques pour les enfants et les adultes qui vivent déjà avec une maladie génétique, ainsi que pour les personnes qui développent un cancer.

Cette approche peut également aider les 25 à 30 millions d'Américains qui ont l'une des plus de 6 800 maladies rares.

"L'édition de gènes est une option vraiment puissante pour les personnes atteintes de maladies rares", a déclaré Hochstrasser. "Vous pourriez théoriquement faire un essai clinique de phase I avec toutes les personnes dans le monde qui ont une certaine condition [rare] et les guérir tous si cela a fonctionné. "

Les maladies rares affectent moins de 200 000 personnes aux Etats-Unis à un moment donné, ce qui signifie que les entreprises pharmaceutiques sont moins incitées à développer des traitements.

Ces maladies moins courantes incluent la fibrose kystique, la maladie de Huntington, les dystrophies musculaires et certains types de cancer.

L'année dernière, des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont fait des progrès dans le développement d'une thérapie ex vivo - où vous prenez des cellules d'une personne, les modifiez et les remettez dans le corps.

Ce traitement concernait la drépanocytose. Dans cette condition, une mutation génétique provoque le collage des molécules d'hémoglobine qui déforment les globules rouges. Cela peut entraîner des blocages dans les vaisseaux sanguins, l'anémie, la douleur et la défaillance d'un organe.

Les chercheurs ont utilisé CRISPR-Cas9 pour concevoir génétiquement des cellules souches afin de corriger la mutation de la drépanocytose. Ils ont ensuite injecté ces cellules dans des souris.

Les cellules souches ont migré vers la moelle osseuse et se sont transformées en globules rouges sains. Quatre mois plus tard, ces cellules pouvaient encore être trouvées dans le sang de la souris.

Ce n'est pas un remède contre la maladie, car le corps continuerait à fabriquer des globules rouges qui ont la mutation de la drépanocytose.

Mais les chercheurs pensent que si suffisamment de cellules souches saines prennent racine dans la moelle osseuse, cela pourrait réduire la gravité des symptômes de la maladie.

Plus de travail est nécessaire avant que les chercheurs puissent tester ce traitement chez les personnes.

Un groupe de chercheurs chinois a utilisé une technique similaire l'an dernier pour traiter les personnes atteintes d'une forme agressive de cancer du poumon - le premier essai clinique du genre.

Dans cet essai, les chercheurs ont modifié les cellules immunitaires des patients pour désactiver un gène impliqué dans l'arrêt de la réponse immunitaire de la cellule.

Les chercheurs espèrent que, une fois injectées dans le corps, les cellules immunitaires éditées génétiquement vont monter une attaque plus forte contre les cellules cancéreuses.

Ces types de thérapies pourraient également fonctionner pour d'autres maladies du sang, cancers ou problèmes immunitaires.

Mais certaines maladies seront plus difficiles à traiter de cette façon.

"Si vous souffrez d'un trouble du cerveau, par exemple, vous ne pouvez pas retirer le cerveau de quelqu'un, faire des modifications génétiques et le remettre en place", a déclaré Hochstrasser. "Nous devons donc trouver comment obtenir ces réactifs aux endroits où ils doivent être dans le corps. "

Prévenir les maladies humaines indirectement

Toutes les maladies humaines ne sont pas causées par des mutations dans notre génome.

Les maladies à transmission vectorielle telles que le paludisme, la fièvre jaune, la dengue et la maladie du sommeil tuent chaque année plus d'un million de personnes dans le monde.

Beaucoup de ces maladies sont transmises par les moustiques, mais aussi par les tiques, les mouches, les puces et les escargots d'eau douce.

Des scientifiques travaillent sur les moyens d'utiliser l'édition de gènes pour réduire le nombre de ces maladies sur la santé des personnes dans le monde entier.

"Nous pourrions potentiellement nous débarrasser du paludisme en fabriquant des moustiques qui ne peuvent pas transmettre le parasite responsable du paludisme", a déclaré Hochstrasser. "Nous pourrions le faire en utilisant la technique CRISPR-Cas9 pour pousser ce trait à travers toute la population de moustiques très rapidement. "

Les chercheurs utilisent également CRISPR-Cas9 pour créer des aliments" design ".

DuPont a récemment utilisé l'édition de gènes pour produire une nouvelle variété de maïs cireux qui contient des quantités plus importantes d'amidon, ce qui a des applications dans l'industrie alimentaire et l'industrie.

Les cultures modifiées peuvent également aider à réduire les décès dus à la malnutrition, responsable de près de la moitié des décès dans le monde chez les enfants de moins de 5 ans.

Les scientifiques pourraient utiliser CRISPR-Cas9 pour créer de nouvelles variétés, résistant à la sécheresse ou contenant plus de micronutriments.

Un avantage de CRISPR-Cas9, comparé aux méthodes traditionnelles de sélection végétale, est qu'il permet aux scientifiques d'insérer un seul gène d'une plante sauvage apparentée dans une variété domestiquée, sans autres caractères indésirables.

L'édition de gènes dans l'agriculture peut aussi être plus rapide que la recherche chez les personnes car il n'y a pas besoin d'années d'essais cliniques en laboratoire, chez l'animal ou chez l'humain.

"Même si les plantes poussent plutôt lentement," dit Hochstrasser, "il est vraiment plus rapide d'obtenir [des plantes génétiquement modifiées] dans le monde que de faire un essai clinique chez les gens. "

Sécurité et préoccupations éthiques

CRISPR-Cas9 est un outil puissant, mais il soulève également plusieurs préoccupations.

"Il y a beaucoup de discussions en ce moment sur la meilleure façon de détecter les soi-disant" effets hors cible ", a déclaré Hochstrasser. "C'est ce qui arrive quand la protéine [Cas9] coupe quelque part semblable à l'endroit où vous voulez couper. "

Les coupes hors cible peuvent entraîner des problèmes génétiques inattendus qui font mourir un embryon.Une modification du mauvais gène pourrait également créer une maladie génétique entièrement nouvelle qui serait transmise aux générations futures.

Même l'utilisation de CRISPR-Cas9 pour modifier les moustiques et autres insectes soulève des problèmes de sécurité - comme ce qui se passe lorsque vous modifiez à grande échelle un écosystème ou un trait dans une population qui devient incontrôlable.

Il existe également de nombreux problèmes éthiques liés à la modification des embryons humains.

CRISPR-Cas9 va-t-il aider à débarrasser le monde de la maladie?

Il ne fait aucun doute que cela va faire une brèche importante dans de nombreuses maladies, mais il est peu probable de guérir tous d'ici peu.

Nous disposons déjà d'outils pour éviter les maladies génétiques - comme le dépistage génétique précoce des fœtus et des embryons - mais ils ne sont pas universellement utilisés.

"Nous n'évitons toujours pas des tonnes de maladies génétiques, car beaucoup de gens ne savent pas qu'ils hébergent des mutations qui peuvent être héréditaires", a déclaré Hochstrasser.

Certaines mutations génétiques surviennent aussi spontanément. C'est le cas de nombreux cancers qui résultent de facteurs environnementaux tels que les rayons UV, la fumée de tabac et certains produits chimiques.

Les gens font aussi des choix qui augmentent leur risque de maladie cardiaque, d'accident vasculaire cérébral, d'obésité et de diabète.

Donc, à moins que les scientifiques puissent utiliser CRISPR-Cas9 pour trouver des traitements pour ces maladies liées au mode de vie - ou pour que les gens arrêtent de fumer et commencent à faire du vélo - ces maladies persisteront dans la société humaine.

"Des choses comme ça vont toujours devoir être traitées", a déclaré Hochstrasser. "Je ne pense pas qu'il soit réaliste de penser que nous empêcherions jamais toute maladie de se produire chez un humain. "