L'utilisation de CRISPR pour déterminer si les variantes génétiques sont à l'origine du cancer
Il existe des milliers de mutations dans le génome humain qui sont soupçonnées de jouer un rôle dans le cancer, mais dont la fonction exacte n'a jamais été élucidée
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont combiné deux méthodes d'édition de gènes. Cela leur permet d'étudier rapidement l'importance de nombreuses mutations génétiques impliquées dans le développement et le traitement du cancer.
Ces dernières années, les scientifiques ont créé une série de nouvelles méthodes basées sur la technologie CRISPR-Cas pour éditer avec précision le matériel génétique des organismes vivants. L'une des applications est la thérapie cellulaire : les cellules immunitaires d'un patient peuvent être spécifiquement reprogrammées pour lutter plus efficacement contre le cancer.
Les chercheurs du département Biosystems Science and Engineering de l'ETH Zurich à Bâle ont maintenant trouvé une autre application pour ces nouvelles méthodes CRISPR-Cas : sous la direction de Randall Platt, professeur à l'ETH, les chercheurs les utilisent pour déchiffrer comment les mutations dans le génome d'une cellule affectent sa fonction. La séquence des éléments constitutifs de l'ADN dans les cellules tumorales, par exemple, diffère de celle des cellules saines. Grâce à cette nouvelle approche, les chercheurs peuvent générer des dizaines de milliers de cellules présentant différentes variantes génétiques dans des boîtes de Pétri. Ils peuvent ensuite déterminer lesquelles de ces variantes contribuent au développement du cancer et lesquelles rendent les cellules cancéreuses résistantes aux médicaments courants.
Combinaison de deux méthodes
Les scientifiques avaient déjà la possibilité de modifier individuellement le génome des cellules. Mais le projet des chercheurs de l'ETH était beaucoup plus complexe : ils ont modifié un gène dans deux lignées de cellules humaines de plus de 50 000 manières différentes, créant ainsi un grand nombre de variantes cellulaires différentes, et ont ensuite testé la fonction de ces cellules. Pour leur démonstration de faisabilité, ils ont travaillé avec le gène EGFR, qui joue un rôle central dans le développement de divers types de cancer, notamment le cancer du poumon, le cancer du cerveau et le cancer du sein.
Platt et son équipe ont combiné deux méthodes CRISPR-Cas pour produire un grand nombre de variantes de ce gène. Ces deux méthodes ont été développées ces dernières années par des chercheurs du MIT et de l'université de Harvard aux États-Unis, et présentent toutes deux des avantages et des inconvénients. L'une de ces méthodes, l'édition de bases, permet de modifier très facilement et de manière fiable des éléments constitutifs de l'ADN, appelés bases. Cependant, les possibilités de l'édition de base sont limitées : elle peut généralement remplacer la base d'ADN C par la base T, ou A par G.
Plusieurs dizaines de milliers de cellules modifiées
La deuxième méthode utilisée par les chercheurs est l'édition primaire. Théoriquement, cette méthode est très puissante : semblable à la fonction "recherche et remplacement" d'un programme de traitement de texte, elle permet de modifier de manière ciblée des séquences individuelles du code génétique. "Nous pouvons l'utiliser pour remplacer une base d'ADN par une autre. Nous pouvons également insérer, disons, trois ou dix bases dans le génome ou en supprimer le même nombre", explique M. Platt. "En principe, on peut en faire ce que l'on veut.
Cependant, l'édition primaire ne fonctionne pas de manière fiable. Il a donc été difficile de l'utiliser pour créer un pool entier de plusieurs dizaines de milliers de cellules modifiées différemment, qui pourraient ensuite être soumises à un dépistage. Platt et son équipe y sont parvenus.
Important pour l'oncologie
Les pools de cellules présentant différentes variantes génétiques sont essentiels pour la recherche. En effet, les oncologues analysent de plus en plus l'information génétique des cellules tumorales des patients, base par base. Ces informations leur donnent souvent des indices sur le médicament qui pourrait être efficace pour un patient donné.
Ces dernières années, les scientifiques ont constitué des bases de données contenant des milliers de variantes génétiques différentes trouvées chez les patients. Pour environ la moitié de ces variantes, les bases de données contiennent également une description détaillée de leurs effets. Pour l'autre moitié, tout ce que l'on sait, c'est qu'ils sont présents chez les patients ; on ne sait pas exactement quel est leur impact, s'il existe, sur le développement ou le traitement du cancer. Les scientifiques parlent de "variants de signification incertaine". Si un médecin trouve une telle variante chez un patient, cette information ne lui est guère utile.
Les chercheurs sont convaincus que l'oncologie gagnerait énormément à disposer de plus d'informations sur ces variantes. C'est pourquoi ils tentent de produire en laboratoire des cellules présentant ces variantes génétiques, afin de pouvoir ensuite analyser la fonction de ces cellules. Ces dernières années, les chercheurs ont beaucoup travaillé pour se préparer à cette éventualité. Ils avaient déjà la possibilité d'utiliser l'édition de bases comme méthode, mais le problème était que l'édition de bases seule n'était pas suffisante. "Elle ne permet de produire qu'un dixième de ces variantes", explique Olivier Belli, doctorant dans le groupe de Platt et premier auteur de l'étude avec Kyriaki Karava, étudiant en master.
Découverte de nouveaux variants pertinents
Afin de générer systématiquement des cellules présentant pratiquement toutes les variantes pertinentes possibles du gène EGFR, Platt et son équipe ont d'abord identifié les régions de ce gène qui sont pertinentes pour le cancer. Il s'agit de régions dans lesquelles des mutations entraînent la transformation d'une cellule saine en cellule cancéreuse ou rendent une cellule cancéreuse résistante ou, au contraire, sensible à un médicament. Comme il n'est pas possible de créer toutes ces variantes de gènes à l'aide de l'édition de bases, les chercheurs ont eu recours à l'autre méthode, l'édition de primitives.
Enfin, les chercheurs ont analysé ces cellules. Pour dix variantes du gène EGFR dont l'effet sur la progression du cancer était jusqu'alors incertain, ils ont pu apporter la preuve de leur importance et la décrire : certaines de ces variantes peuvent jouer un rôle dans l'apparition du cancer, tandis que d'autres peuvent le rendre résistant à certains médicaments. Au cours de cette étude, les chercheurs de l'ETH ont également découvert un mécanisme potentiellement nouveau par lequel une mutation du gène EGFR peut provoquer un cancer. En outre, ils ont trouvé six variantes de gènes qui semblent jouer un rôle dans le cancer mais qui n'avaient jamais été décrites - en d'autres termes, des variantes de gènes totalement nouvelles et pertinentes.
Le gène EGFR n'est qu'un des centaines de gènes humains associés au cancer. Cette nouvelle approche de recherche est maintenant prête à décoder les variantes de signification incertaine dans tous les autres gènes également.
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.
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