Qu’est‑ce que CRISPR‑Cas12a2 ? & Pourquoi est‑ce important ?

Un bref historique de CRISPR

CRISPR signifie Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, qui sont des segments d’ADN procaryote contenant de courtes répétitions de séquences de bases. Ils font partie d’un système de défense bactérien qui, avec les protéines associées au CRISPR (Cas), constitue la base de la technologie d’édition génomique CRISPR‑Cas9. Elle cible essentiellement le matériel génétique du virus pour en arrêter la propagation.

Les molécules CRISPR peuvent être utilisées avec la protéine Cas9 (Cas signifie CRISPR Associated Protein) pour former la technologie CRISPR‑Cas9. Cette technologie est exploitée pour editer des gènes à l’intérieur de cellules et d’organismes vivants en modifiant les séquences CRISPR.

Un avantage clé de la technique est qu’elle permet de cibler très précisément la région d’ADN qui est modifiée, ce que les techniques précédentes ne pouvaient pas faire. Les inventeurs du CRISPR‑Cas9 ont reçu le prix Nobel de chimie 2020.

Mais Cas‑9 n’est pas la seule façon d’utiliser CRISPR. Il existe également Cas13, qui peut être utilisé pour éditer l’ARN. Et celui qui concerne cet article, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Cela expliquera Cas12a autant que possible de manière compréhensible pour un non‑biochimiste, de sorte que certains détails seront quelque peu simplifiés, et nous pouvons d’abord examiner ce qu’est le CRISPR‑Cas12a.

• Fournit des sites de coupe alternatifs à ceux que Cas9 peut réaliser.
  • Traduction non technique : des problèmes difficiles à résoudre avec Cas9 pourraient être résolus avec Cas12a
• Il coupe l’ADN de façon à laisser une section « collante » d’ADN au lieu de la coupe « émoussée » de Cas9, et peut être coupé plusieurs fois.
  • Traduction non technique : Cela augmente les chances que l’édition génétique se produise.
• Il n’est pas nécessaire d’utiliser un crRNA transactivateur (tracrRNA) pour Cas12a, contrairement à Cas9. En raison de sa taille plus petite, cela permettrait une édition génomique multiplex plus facile.
  • Traduction non technique : plus d’un gène peut être modifié simultanément avec CAs12a

Source: Wikipedia

Propriétés uniques de Cas12a2

Avec CRISPR‑Cas12a, les chercheurs pensaient disposer d’une nouvelle version légèrement différente du CRISPR‑Cas9 désormais mieux compris. Elle offrait de nombreuses utilisations intéressantes grâce à ces variations, mais le mécanisme de base restait le même.

Puis est apparu Cas12a2.

Le dernier chiffre, « 2 », désigne une variante de Cas12a qui semble posséder des propriétés très différentes. En fait, elle agit bien différemment du Cas12a « normal » que le Cas12a ne le fait pas vis‑à‑vis du Cas9.

Les systèmes CRISPR‑Cas sont conçus pour attaquer les gènes étrangers et protéger les bactéries contre les virus. Les chercheurs ont réorienté cette capacité vers l’édition génétique. Ce que fait Cas12a2 est très différent. Lorsqu’il détecte l’ARN viral, il commence à attaquer TOUT l’ARN ou l’ADN à l’intérieur de la cellule. La plupart du temps, il tue la cellule affectée, protégeant le reste de la colonie bactérienne et bloquant la réplication du virus.

Ce mécanisme entièrement nouveau a valu à ses découvreurs une place dans la prestigieuse revue Nature début janvier 2023 dans deux articles différents (ce qui constitue pratiquement un tremplin de carrière pour tout biologiste).

Applications de Cas12a2

La raison de l’enthousiasme des évaluateurs de Nature est assez simple. Le mécanisme cas12a2 permet de créer un outil capable de « tuer les cellules de façon programmable ».

La première application pourrait être une édition beaucoup plus efficace en utilisant l’autre méthode CRISPR. Combiner Cas12a2 avec d’autres systèmes CRISPR‑Cas pourrait augmenter l’efficacité de l’édition génétique CRISPR grâce à la contre‑sélection.

Il pourrait également être très efficace pour détecter l’ARN viral. Ainsi, une deuxième application est que CAs12a2 pourrait être transformé en un test quasi‑parfait pour détecter les virus. L’article publié démontre déjà une preuve de concept de cette idée.

Les tests basés sur CAs12a2 combineraient la très haute sensibilité d’un test PCR avec la facilité et le faible coût d’un test à domicile. Le tout sans nécessiter d’équipement complexe.

Le meilleur, c’est qu’il peut être ajusté pour détecter pratiquement n’importe quel virus à ARN, une famille qui comprend des virus comme le COVID‑19, la grippe, Ebola et Zika, ainsi que toute mutation qui échapperait aux premiers tests.

Tout ce qui serait nécessaire pour concevoir un nouveau test serait de connaître le génome du virus et de concevoir des séquences crRNA personnalisées. Ce qui peut être réalisé en quelques semaines seulement, comme la pandémie nous l’a montré.

Ainsi, au niveau actuel de compréhension de Cas12a2, les tests semblent être une application directe.

La troisième application possible pourrait être l’utilisation du CRISPR‑Cas12a2 dans le traitement du cancer. Un exemple théorique serait de programmer Cas12a2 pour réagir uniquement aux séquences génétiques spécifiques aux cellules cancéreuses, forçant ainsi la cellule cancéreuse à « se suicider ». Cependant, cette application pourrait être plus lointaine que les autres en raison de la complexité génétique des cellules cancéreuses.

Enjeux d’investissement

La technologie CRISPR est encore à ses débuts, avec des mécanismes entièrement nouveaux à découvrir. Il a fallu 7 ans aux chercheurs travaillant sur Cas12a2 pour obtenir des résultats suffisamment bons pour le comprendre. CRISPR‑Cas12a2 vient d’être publié et il reste encore loin d’atteindre la commercialisation. Je ne serais pas surpris que d’autres variantes des systèmes CRISPR‑Cas soient encore cachées dans les résultats préliminaires d’autres équipes de recherche à travers le monde.

Cas12a2 sera un domaine à étudier attentivement dans le contexte des technologies de dépistage, constituant potentiellement une menace pour les tests antigéniques et les tests PCR à long terme.

Il pourrait également être combiné avec d’autres techniques CRISPR pour les rendre plus efficaces ou résoudre des obstacles techniques. Dans l’ensemble, Cas12a2 semble être une bonne raison d’être plus optimiste quant à la technologie CRISPR en général et à son potentiel de transformation de la médecine. Y compris dans le dépistage, ce qui était inimaginable avant janvier 2023.

Editas Medicine (EDIT ) (EDIT) est l’une des entreprises qui travaille actuellement sur cette technologie.