Édition et Ingénierie du Génome

L'ingénierie du génome transforme la lecture de l'ADN en sa réécriture, en utilisant des outils programmables qui coupent l'ADN à des sites choisis afin que les séquences puissent être supprimées, corrigées ou insérées avec précision.

Definition

L'édition du génome est l'altération ciblée de l'ADN d'un organisme à un site choisi à l'aide de nucléases programmables, notamment le système CRISPR-Cas, dans lequel un ARN guide dirige une enzyme pour couper une séquence correspondante.

Scope

Ce sujet couvre les fondements de la technologie de l'ADN recombinant, les nucléases ciblées qui ont précédé CRISPR, le système CRISPR-Cas9 et la manière dont un ARN guide dirige le clivage, les voies de réparation qui finalisent une modification, l'édition de bases et l'édition primaire, ainsi que les principales applications et considérations éthiques de l'édition de génomes. Il traite de la modification délibérée des génomes ; les sources naturelles de changement de séquence sont couvertes sous les rubriques mutation et recombinaison.

Core questions

• Comment un ARN guide dirige-t-il l'enzyme Cas9 vers une séquence d'ADN spécifique ?
• Comment les voies de réparation cellulaires transforment-elles une coupure ciblée en une délétion ou une correction précise ?
• Comment l'édition de bases et l'édition primaire modifient-elles l'ADN sans provoquer de cassure double brin ?
• Quelles applications et préoccupations éthiques découlent de la capacité à éditer les génomes ?

Key concepts

• ADN recombinant et nucléases ciblées antérieures
• CRISPR-Cas9 et ciblage par ARN guide
• Réparation par jonction d'extrémités non homologues et réparation dirigée par homologie
• Édition de bases et édition primaire
• Applications et éthique de l'édition

Mechanisms

Dans l'édition CRISPR, un court ARN guide s'apparie par complémentarité de bases avec une séquence d'ADN cible et positionne la nucléase Cas9 pour couper les deux brins ; la cellule répare ensuite la cassure soit par jonction d'extrémités non homologues (NHEJ) sujette aux erreurs, ce qui peut perturber un gène, soit par réparation dirigée par homologie (HDR) utilisant un modèle fourni, ce qui peut installer un changement précis, tandis que les éditeurs de bases et les éditeurs primaires convertissent ou réécrivent chimiquement les bases sans provoquer une cassure double brin complète.

Clinical relevance

L'édition du génome a produit des thérapies approuvées pour les troubles sanguins héréditaires, stimule la recherche visant à corriger les mutations pathogènes et à concevoir des thérapies cellulaires, et soulève d'importantes questions éthiques, en particulier concernant l'édition héréditaire de la lignée germinale humaine ; cette entrée est éducative et non un guide d'utilisation clinique.

History

Les techniques d'ADN recombinant des années 1970 ont d'abord permis de couper et de joindre des gènes, les nucléases à doigts de zinc et TALEN ont apporté un ciblage programmable dans les années 2000, et la démonstration en 2012 que CRISPR-Cas9 pouvait être programmé avec un ARN guide a rendu l'édition précise simple et largement répandue, valant à Doudna et Charpentier le prix Nobel de chimie en 2020.

Debates

Édition héréditaire de la lignée germinale humaine

L'édition d'embryons ou de cellules germinales transmettrait des modifications aux générations futures, soulevant des questions non résolues concernant la sécurité, le consentement, l'équité et la frontière entre traitement et amélioration ; la plupart des autorités considèrent actuellement l'édition clinique de la lignée germinale comme prématurée et éthiquement problématique.

Key figures

• Jennifer Doudna
• Emmanuelle Charpentier
• Feng Zhang

Seminal works

• jinek2012

Frequently asked questions

Comment CRISPR sait-il où couper ?

Un court ARN guide porte une séquence correspondant à la cible visée ; il s'apparie par complémentarité de bases avec cet ADN et amène l'enzyme Cas9 au bon endroit, de sorte que la modification de l'ARN guide reprogramme le système pour couper une séquence différente.

L'édition CRISPR est-elle toujours précise ?

L'édition peut avoir des effets hors cible et la réparation d'une coupure n'est pas entièrement contrôlable, c'est pourquoi les approches plus récentes telles que l'édition de bases et l'édition primaire visent une plus grande précision et pourquoi l'évaluation de la sécurité est centrale pour toute utilisation thérapeutique.