Lorsqu'on modifie des bactéries avec CRISPR, il faut en faire moins.
Une équipe de recherche met au point une approche qui accroît l'efficacité de l'édition du génome
L'atténuation systématique de l'activité de ciblage de l'ADN permet de réaliser une édition pilotée par CRISPR chez les bactéries, ce qui augmente considérablement le nombre de colonies et même la fréquence d'une édition précise du génome. C'est ce qu'a montré une étude de l'Institut Helmholtz de Würzburg (HIRI) en collaboration avec le Centre Helmholtz de recherche sur les infections (HZI) de Braunschweig. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Image symbolique
Computer-generated image
La capacité de manipuler génétiquement les bactéries a été essentielle à l'exploration du monde microbien. L'édition du génome est cruciale pour le développement de nouveaux antibiotiques et l'exploitation des bactéries comme usines miniatures pour la production durable de produits chimiques, de matériaux et de produits thérapeutiques. Les outils basés sur les "ciseaux génétiques" CRISPR se sont avérés utiles à cet égard, car ils permettent de créer rapidement, facilement et de manière fiable des modifications dans différentes bactéries.
La technologie générale nécessite un acide ribonucléique CRISPR (crRNA) servant d'"ARN guide". Il permet de détecter certaines régions d'un génome pour un clivage ciblé de l'ADN. Les protéines impliquées dans la recombinaison homologue - un processus naturel d'échange de matériel génétique entre chromosomes - introduisent ensuite l'ADN conçu comme "matrice de réparation" pour créer une séquence modifiée du brin.
Briser la pierre d'achoppement
Dans une étude actuelle, publiée dans la revue Nature Communications, des chercheurs de l'Institut Helmholtz de Würzburg pour la recherche sur les infections à base d'ARN (HIRI), en collaboration avec le Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI) de Braunschweig, s'attaquent à l'un des principaux obstacles à la modification du génome des bactéries.
"L'édition du génome basée sur CRISPR est devenue une technologie moléculaire courante, mais il existe une pierre d'achoppement notable", explique Chase Beisel, chef du département HIRI, qui a dirigé l'étude. "Pendant la croissance exponentielle, les bactéries initient la réplication du génome plusieurs fois dans un cycle cellulaire pour suivre le rythme de la division cellulaire. En coupant efficacement l'ADN, CRISPR entraîne la mort prématurée de la cellule. Par conséquent, l'édition nécessite une recombinaison efficace et des rendements de transformation élevés, qui ne sont pas disponibles dans la plupart des souches bactériennes, y compris celles qui sont pertinentes pour les maladies humaines et la biotechnologie industrielle", explique Beisel.
Un concept apparemment paradoxal
Daphne Collias, post-doc dans le laboratoire de Beisel à l'Institut Helmholtz de Würzburg, est le premier auteur de l'étude. Décrivant le contexte de ces résultats, elle déclare : "Nous avons découvert que l'atténuation de l'activité de coupe de CRISPR permettait à la cellule de réparer l'ADN coupé en utilisant le modèle fourni pour la recombinaison homologue. Par conséquent, nous pouvions piloter la recombinaison homologue et obtenir beaucoup plus de cellules survivantes."
Les chercheurs ont également mis au point une série d'approches susceptibles de freiner l'activité, notamment l'utilisation de différents formats pour l'ARN guide qui dirige la coupe par la protéine Cas9, l'utilisation de versions de Cas9 qui coupent moins efficacement, la réduction de l'expression de l'ARN guide, l'introduction de structures interférentes sur l'ARN guide et la mutation de la séquence de l'ARN guide utilisée pour trouver sa cible ADN.
Nous avons appelé les ARN guides modifiés "ARN guides atténués" ou atgRNAs, qui représentent un moyen flexible de réaliser une édition pilotée par CRISPR", rapporte Collias. "Toutes les approches ne pouvaient pas piloter l'édition, même si nous pouvions généralement en trouver au moins une pour chaque configuration d'édition."
Impact futur
Comme preuve de principe, le laboratoire de Beisel s'est associé au chef du département HZI, Till Strowig, et à son laboratoire pour améliorer l'édition dans différentes souches de bactéries Klebsiella. En utilisant une souche multirésistante, ils ont exploité l'édition pour inverser la résistance à l'antibiotique ampicilline.
La nouvelle approche d'édition peut faire progresser la recherche fondamentale sur les bactéries impliquées dans la santé humaine. Les bactéries modifiées pourraient également être utilisées comme probiotiques thérapeutiques ou comme hôtes de production de produits thérapeutiques à l'avenir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
