Les scientifiques ont découvert les protéines Fanzor, qui fonctionnent comme CRISPR mais sont plus petites et plus faciles à introduire dans les cellules, et les ont utilisées pour modifier l’ADN humain. Les chercheurs ont découvert un nouveau système d’édition génétique similaire à CRISPR dans des organismes complexes, démontrant pour la première fois que des protéines modifiant l’ADN existent dans tous les règnes de la vie.
Feng Zhang, biochimiste au Broad Institute du MIT et de Harvard et au McGovern Institute for Brain Research du MIT, a dirigé l’équipe et a déjà co-découvert le potentiel d’édition de gènes du système CRISPR-Cas9, qui fonctionne comme une sorte de «ciseaux moléculaires» supprimant des sections d’ADN, désactivant ainsi des gènes ou permettant de les remplacer par de nouveaux.
Avant cette découverte, de tels systèmes n’étaient trouvés que dans des organismes simples tels que les bactéries et les archées, qui les utilisent comme une sorte de système immunitaire rudimentaire pour hacher l’ADN des envahisseurs. Les chercheurs ont découvert un système récemment découvert, appelé Fanzor, chez des champignons, des algues, des amibes et une espèce de mollusque, élargissant ainsi considérablement les groupes connus pour utiliser ces outils génétiques.
Après avoir publié leur premier article sur CRISPR en 2013, Zhang et ses collègues ont commencé à étudier l’évolution de ces systèmes. Dans ce travail, l’équipe a identifié une classe de protéines dans les bactéries appelées OMEGA, qui seraient les premiers ancêtres des protéines Cas9, les «ciseaux» du système CRISPR. Ils ont commencé à soupçonner que les protéines Fanzor, un type d’OMEGA, pouvaient également modifier l’ADN.
Les scientifiques ont découvert pour la première fois un système de type CRISPR dans des cellules complexes. BIBLIOTHÈQUE DE PHOTOS ARTUR PLAWGO/SCIENCE
L’équipe a vérifié les bases de données en ligne à la recherche de protéines et a été surprise d’en trouver plusieurs dans des échantillons isolés de champignons, de protozoaires, d’arthropodes, de plantes et de virus géants. Zhang a déclaré que l’idée est que les gènes nécessaires à la fabrication des protéines Fanzor ont été transférés des bactéries vers des organismes complexes par le biais d’un processus connu sous le nom de transfert horizontal de gènes. Les gènes codant pour les protéines Fanzor ont été intégrés dans les génomes des organismes eucaryotes dans des éléments transposables, c’est-à-dire des fragments d’ADN capables de se déplacer dans le génome et de se répliquer.
Au cours des expériences, les chercheurs ont découvert que les protéines Fanzor présentent certaines similitudes avec CRISPR. Les protéines Fanzor interagissent également avec l’ARN guide, une molécule qui dirige les protéines vers l’ADN à couper. Cette molécule, appelée omégaARN, complète le brin d’ADN cible. Lorsqu’ils correspondent, les deux morceaux sont verrouillés ensemble et Fanzor peut alors couper l’ADN.
L’équipe a testé le système de Fanzor sur des cellules humaines, mais a d’abord constaté qu’il était relativement inefficace pour ajouter ou supprimer des fragments d’ADN, complétant le processus avec succès environ 12 % du temps. Cependant, après quelques travaux d’ingénierie créative pour améliorer et stabiliser le système, les chercheurs ont augmenté l’efficacité à un peu plus de 18%.
Fanzor complétera probablement la technologie CRISPR, qui a été utilisée à la fois dans la recherche et dans les traitements expérimentaux de maladies telles que la cécité et le cancer. Comparés à CRISPR, «les systèmes Fanzor sont plus compacts et ont donc le potentiel d’être plus facilement introduits dans les cellules et les tissus», a déclaré Zhang, et ils sont moins sujets à la dégradation aléatoire de l’ARN ou de l’ADN à proximité, ce que l’on appelle hors cible ou «hors cible» effets hors cible. Cela rend Fanzor attrayant pour une utilisation en thérapie génique.
