Correction de la mutation à l'origine de la drépanocytose grâce à une édition efficace du génome CRISPR-Ca

L'édition du génome à l'aide du système CRISPR-Cas9 est extrêmement prometteuse pour la correction thérapeutique des erreurs génétiques dans les cellules humaines. Avant l'adoption en tant que traitement médical, les problèmes d'innocuité liés aux effets non ciblés doivent être minimisés afin d'atténuer les risques pouvant résulter de l'action involontaire de ce système sur des sites similaires, mais non identiques, au site cible génétique souhaité. Dans une étude publiée dans Nature Medicine aujourd’hui, des chercheurs d’Integrated DNA Technologies (IDT) et le laboratoire du professeur Matthew Porteus de l’Université de Stanford décrivent un nouveau mutant Cas9 qui présente une spécificité améliorée et une activité élevée dans la ribonucléoprotéine ) format. Le potentiel d'utilisation médicale de la nouvelle enzyme mutante a été démontré dans les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques humaines (HSPC), où elle a pu corriger la mutation du gène de la bêta-hémoglobine responsable de la drépanocytose. Plusieurs groupes ont décrit précédemment des mutants de Cas9 avec une spécificité améliorée; cependant, tous présentent une activité significativement réduite lorsqu'ils sont utilisés dans le format RNP cliniquement pertinent. Ces mutants précédents ont été développés en utilisant une conception intelligente basée sur des structures cristallines de protéines connues. Au lieu de cela, les scientifiques de l'IDT ont utilisé une méthode non biaisée pour examiner environ 250 000 mutants Cas9 aléatoires afin d'identifier les rares mutants qui amélioraient la spécificité sans compromettre l'activité. Après plusieurs cycles de sélection, un seul mutant a émergé, maintenant connu sous le nom de nucléase Alt-R HiFi Cas9, qui fournit les caractéristiques souhaitées élevées, hors cible, élevées. Dans l’étude publiée, une équipe de collaboration d’IDT et de Stanford démontre l’édition robuste sur cible et le clivage hors cible minimal obtenu par HiFi Cas9 dans plusieurs locus thérapeutiquement pertinents dans les HSPC difficiles à éditer. Ils montrent également une correction par HiFi Cas9 de la mutation p.E6V causant la drépanocytose dans les HSPC dérivées de patients. Mark Behlke, MD, PhD, directeur scientifique d’IDT et coauteur de l’étude, a déclaré: «Les tentatives précédentes d’améliorer la spécificité de Cas9 ont caractérisé les mutants à l’aide de méthodes à base de plasmides qui entraînent une surexpression prolongée de la protéine Cas9. activité ciblée et n'est pas idéale pour les applications médicales. Cette surexpression soutenue, cependant, a sauvé la fonction des mutants qui, par ailleurs, présentaient une faible activité lorsqu'ils étaient utilisés dans le format RNP plus transitoire. Nous avons spécifiquement effectué un large écran pour identifier un mutant performant lorsqu'il est utilisé à des niveaux de protéines plus faibles obtenus avec la livraison RNP, en maximisant la sécurité et en réduisant davantage les effets secondaires indésirables. Prof. Porteus a démontré son utilité en utilisant le nouveau système pour corriger la mutation SCD dans les cellules souches hématopoïétiques normales tout en minimisant les activités hors cible connues. Nous prévoyons un intérêt important pour l'utilisation du nouveau mutant Cas9 dans les applications médicales translationnelles.