L'édition génétique basée sur l'IA rendue possible grâce à « OpenCRISPR-1 »

La révolution CRISPR

CRISPR (répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées en cluster) est un outil récemment découvert pour l’édition génétique. Il permet une édition génétique très précise et dirigée, et ses découvreurs ont remporté le Prix ​​Nobel 2020.

Source: Associés de laboratoire

Le système CRISPR initial découvert était CRISPR-Cas9, et de nombreux systèmes CRISPR modifiés ont été découverts ou créés depuis. Vous pouvez en savoir plus sur les détails techniques de CRISPR dans notre article «Qu’est-ce que CRISPR-Cas12a2 ? & En quoi est-ce important? "

CRISPR est à l’avant-garde de la révolution génomique, les premières thérapies géniques qui l’utilisent étant désormais approuvées pour les maladies du sang, un sujet que nous avons exploré en profondeur dans « Comment les entreprises CRISPR ciblent la drépanocytose ».

Depuis sa découverte, trouver comment exploiter CRISPR pour modifier un gène ou une séquence d’ADN spécifique a été une tâche ardue, nécessitant beaucoup d’expertise et de travail manuel. Mais cela pourrait changer grâce au développement rapide des outils d’IA.

IA + CRISPR

Des chercheurs de l'Université de Berkeley ont étudié l'utilisation des LLM (Large Language Models) en combinaison avec la technologie CRISPR et ont publié leurs résultats dans l'article scientifique « Design of highly functional genome editors by modeling the universe of CRISPR-Cas sequences ».

Plus précisément, ils ont rassemblé un ensemble de données d’un million d’opérons CRISPR provenant de 1 terabases représentant des bases de données génomiques (26 26 milliards de bases génétiques).

Ensuite, ils ont utilisé l’IA pour créer des millions de protéines diverses de type CRISPR qui n’existent pas naturellement, ainsi que des « séquences d’ARN à guide unique pour les protéines effectrices de type Cas9 ».

En testant l’efficacité réelle de ces nouvelles protéines et séquences d’ARN de type CRISPR, ils ont découvert que les éditeurs de gènes générés présentaient une activité et une spécificité comparables ou améliorées par rapport à SpCas9.

En quoi est-ce important?

CRISPR-Cas9 a été initialement trouvé dans les bactéries, qui l'utilisent comme défense contre les virus.

En conséquence, introduire CRISPR-Cas9 dans une cellule humaine peut rendre l’édition génétique moins efficace que dans une cellule bactérienne. En effet, les systèmes CRISPR naturellement présents sont tous bactériens et ne sont pas optimisés pour fonctionner dans des cellules plus complexes.

Cela signifie également qu’il est probable que d’autres systèmes de type CRISPR pourraient être conçus pour obtenir des résultats plus efficaces, plus précis ou plus rapides que le CRISPR-Cas9 naturel.

Cependant, jusqu'à présent, la recherche de nouveaux systèmes de type CRISPR s'est limitée à la découverte de nouveaux CRISPR bactériens comme Cas12 (favorisés par Editas Medicine), et nous espérons qu’ils seront plus puissants que le premier découvert.

Avec une IA capable de générer des millions de nouvelles séquences possibles, cela ouvre la possibilité de trouver le système CRISPR « parfait » pour les thérapies géniques chez l’homme. Et pourrait également permettre de concevoir un système CRISPR optimisé pour des tissus humains spécifiques, ainsi que des espèces animales ou végétales.

Cela pourrait également ouvrir la voie à de nouveaux types d’édition génétique non autorisées par la norme CRISPR-Cas9, comme l’édition de base, d’origine ou d’épigénome.

Édition génétique Open-AI

Après avoir démontré le potentiel d’un éditeur de gènes généré par l’IA, les chercheurs ont décidé de le rendre public.

Cette IA compatible avec l'édition de base a été nommée OpenCRISPR-1.

Ouvrez CRISPR-1 – Source : Courant

Ce modèle était lié à une startup basée à Berkeley Profluent, la première société de conception de protéines basée sur l'IA. Faire d'OpenCRISPR-1 un logiciel open source a été une décision partagée entre les chercheurs de Berkeley et Profluent, dans le but de démocratiser la technologie.

Vous pouvez trouver le les fichiers et la documentation sur OpenCRISPR-1 sur GitHub. Son utilisation est gratuite, y compris pour des usages commerciaux, mais nécessite un accord de licence afin de vérifier si l'outil est utilisé de manière sûre et éthique.

Thérapies personnalisées conçues par l'IA

Le potentiel d’OpenCRISPR-1 est absolument énorme et pourrait, à long terme, ouvrir la voie à des thérapies géniques beaucoup plus efficaces.

Au lieu de cela, nous pourrions imaginer qu’en combinaison avec le coût désormais inférieur à 1,000 XNUMX dollars du séquençage du génome individuel, cela pourrait permettre une édition génétique personnalisée. Ainsi, le système CRISPR utilisé pour effectuer l'édition génétique chez un patient individuel pourrait être adapté à sa génome spécifique, au lieu d'un modèle général utilisé pour tout le monde.

Cependant, cela prendra du temps, comme le démontre la décennie qu’il a fallu pour passer de la découverte de CRISPR à l’approbation des premières thérapies. L'édition génétique n'est jamais une entreprise sans risque, et la FDA sera certainement prudente et exigera beaucoup de données avant d'autoriser l'utilisation de systèmes d'édition génétique non testés chez l'homme.

Entreprises CRISPR

Profluent n'est pas (encore ?) une société cotée en bourse, mais de nombreuses autres sociétés sont très actives dans le développement de la technologie CRISPR en produits commerciaux.

1. Thérapeutique CRISPR

Que ensembles Thérapeutique CRISPR à part l'équipe de stars des fondateurs, parmi laquelle le Dr Emmanuelle Charpentier dont les recherches fondamentales ont dévoilé les mécanismes clés de la technologie CRISPR-Cas9, jetant les bases de l'utilisation de CRISPR-Cas9 comme outil d'édition génétique polyvalent et précis. De nombreux prix ont récompensé son travail, notamment le Breakthrough Prize in Life Science.

CRISPR Therapeutics développe une plateforme d'édition génétique CRISPR/Cas9 efficace et polyvalente pour les thérapies destinées au traitement des hémoglobinopathies, du cancer, du diabète et d'autres maladies.

La première thérapie qu'ils proposaient était ciblant les maladies du sang, la β-thalassémie et la drépanocytose.

Ils ont désormais été approuvés sous le nom commercial de Casgevy et pour les deux applications. Le premier programme CAR-T allogénique de la société ciblant les tumeurs malignes à cellules B est également en cours d'essais cliniques.

Bien que la drépanocytose soit une maladie dont le marché est sans doute restreint, une fois que la technologie sera mature, elle pourra cibler d’autres vecteurs de maladies.

Les avancées de la technologie CRISPR comme OpenCRISPR-1 peuvent constituer un grand avantage pour les entreprises disposant de produits approuvés comme CRISPR Therapeutics et son partenaire. Sommet. Avec un nouveau système CRISPR amélioré, ils pourraient dans quelques années améliorer les thérapies contre la β-thalassémie et la drépanocytose. Cela renouvellerait également la propriété intellectuelle et les brevets associés, permettant à Casgevy d'être un produit rentable plus longtemps.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

L'entreprise produit des organismes à la demande pour des applications spécifiques. Il a largement diversifié ses applications avec de nombreux programmes de recherche et partenariats :

• cannabinoïdes
• Production de vaccins à ARNm et médecine des acides nucléiques
• Protéines alimentaires
• Production d'engrais biologiques en partenariat avec Bayer
• Microbes programmables pour les maladies intestinales
• Bioremédiation des microplastiques
• Biosécurité et détection d'agents pathogènes
• Recyclage des déchets et des contaminants

Beaucoup de ces modifications reposent sur CRISPR ou des technologies d'édition génétique similaires, notamment ses thérapies cellulaires cancéreuses CAR-T.

En fournissant une plate-forme prête pour l'ingénierie cellulaire, Ginkgo devient un fournisseur de services clé dans l'industrie biotechnologique, allant au-delà de l'industrie pharmaceutique et dans les processus agricoles, de biosécurité et de produits chimiques industriels. Il offre expertise et rapidité et peut contribuer à réduire les coûts fixes et la quantité d’investissements nécessaires à un projet de recherche.

En témoigne la diversité des clients et des partenaires que l'entreprise a rencontrés au cours des dernières années.

Source: Gingko Bioworks

Il s’agit d’une action attractive pour les investisseurs cherchant à parier sur les technologies d’édition génétique et d’ingénierie cellulaire, mais pas sur une application en particulier. Ceci est également généralement plus intéressant pour les investisseurs axés sur la croissance.

L'apparition d'outils open source et gratuits comme OpenCRISPR-1 pourrait constituer un énorme coup de pouce pour des entreprises comme Gingko, qui se concentrent davantage sur le développement de dizaines ou de centaines d'organismes et de cellules personnalisés plutôt que de promouvoir une version spécifique de CRISPR ou une thérapie en particulier. . De cette façon, il pourrait accéder rapidement à CRISPR spécifique à une espèce végétale ou plus efficace sur les gènes cannabinoïdes, etc.