Craspase : un nouveau « CRISPR – Cas System » plus sûr qui édite à la fois les Gènes et les Protéines  

Les « systèmes CRISPR-Cas » dans les bactéries et les virus identifient et détruisent les séquences virales envahissantes. C'est le système immunitaire bactérien et archéen pour la protection contre les infections virales. En 2012, le système CRISPR-Cas a été reconnu comme un outil d'édition du génome. Depuis lors, une large gamme de systèmes CRISPR-Cas ont été développés et ont trouvé des applications dans des domaines tels que la thérapie génique, le diagnostic, la recherche et l'amélioration des cultures. Cependant, les systèmes CRISPR-Cas actuellement disponibles ont une utilisation clinique limitée en raison des occurrences fréquentes d'édition hors cible, de mutations inattendues de l'ADN et de problèmes héréditaires. Les chercheurs ont récemment rapporté un nouveau système CRISPR-Cas qui peut cibler et détruire plus précisément l'ARNm et les protéines associées à différentes maladies génétiques sans impact hors cible ni problèmes héréditaires. Nommé Craspase, c'est le premier système CRISPR-Cas qui montre la fonction d'édition des protéines. C'est également le premier système capable d'éditer à la fois l'ARN et les protéines. Parce que Craspase surmonte de nombreuses limitations des systèmes CRISPR-Cas existants, il a le potentiel de révolutionner la thérapie génique, le diagnostic et la surveillance, la recherche biomédicale et l'amélioration des cultures. 

Le « système CRISPR-Cas » est le système immunitaire naturel des bactéries et des archées contre les infections virales qui identifie, lie et dégrade les séquences du gène viral à protéger. Il se compose de deux parties - l'ARN bactérien transcrit à partir du gène viral incorporé dans le génome bactérien après la première infection (appelé CRISPR, qui identifie les séquences cibles des gènes viraux envahisseurs) et une protéine destructrice associée appelée "protéine associée à CRISPR (Cas)" qui lie et dégrade les séquences identifiées dans le gène viral pour protéger les bactéries contre les virus.  

CRISPER signifie « courtes répétitions palindromiques regroupées régulièrement espacées ». Il s'agit d'un ARN bactérien transcrit caractérisé par des répétitions palindromiques.  

Les répétitions palindromiques (CRISPR) ont été découvertes pour la première fois dans les séquences de E. coli en 1987. En 1995, Francisco Mojica a observé des structures similaires chez les archées, et c'est lui qui a d'abord pensé à celles-ci comme faisant partie du système immunitaire des bactéries et des archées. En 2008, il a été démontré expérimentalement pour la première fois que la cible du système immunitaire des bactéries et des archées était l'ADN étranger et non l'ARNm. Le mécanisme d'identification et de dégradation des séquences virales suggère que de tels systèmes pourraient être utilisés comme outil d'édition du génome. Depuis sa reconnaissance en tant qu'outil d'édition du génome en 2012, le système CRISPR-Cas a parcouru un très long chemin en tant que système d'édition de gènes standard fermement établi et a trouvé un large éventail d'applications dans la biomédecine, l'agriculture, les industries pharmaceutiques, y compris la thérapie génique clinique.^1,2.  

Une large gamme de systèmes CRISPR-Cas sont déjà identifiés et actuellement disponibles pour la surveillance et l'édition de séquences d'ADN/ARN pour la recherche, le criblage de médicaments, les diagnostics et les traitements. Les systèmes CRISPR/Cas actuels sont divisés en 2 classes (Classe 1 et 2) et six types (Type I à XI). Les systèmes de classe 1 ont plusieurs protéines Cas qui doivent former un complexe fonctionnel pour se lier et agir sur leurs cibles. D'autre part, les systèmes de classe 2 n'ont qu'une seule grande protéine Cas pour lier et dégrader les séquences cibles, ce qui rend les systèmes de classe 2 plus faciles à utiliser. Les systèmes de classe 2 couramment utilisés sont Cas 9 Type II, Cas13 Type VI et Cas12 Type V. Ces systèmes peuvent avoir des effets collatéraux indésirables, c'est-à-dire un impact hors cible et une cytotoxicité.^3,5.  

Les thérapies géniques basées sur les systèmes CRISPR-Cas actuels ont une utilisation clinique limitée en raison des occurrences fréquentes d'édition hors cible, de mutations inattendues de l'ADN, y compris de grandes suppressions de fragments d'ADN et de grandes variantes structurelles de l'ADN sur les sites cibles et hors cible, ce qui conduit à la mort cellulaire et d'autres problèmes héréditaires.  

Craspase (ou caspase guidée par CRISPR)  

Des chercheurs ont récemment rapporté un nouveau système CRISPER-Cas qui est un système Cas2-7 de classe 11 de type III-E associé à une protéine de type caspase, d'où son nom Craspase ou caspase guidée par CRISPR ⁵ (Les caspases sont des protéases à cystéine qui jouent un rôle clé dans l'apoptose en décomposant les structures cellulaires). Il a des applications potentielles dans des domaines tels que la thérapie génique et le diagnostic. Craspase est guidée par l'ARN et ciblée par l'ARN et n'intervient pas dans les séquences d'ADN. Il peut cibler et détruire plus précisément l'ARNm et les protéines associées à différentes maladies génétiques sans impact hors cible. Ainsi, l'élimination des gènes associés aux maladies est possible par clivage au niveau de l'ARNm ou de la protéine. De plus, lorsqu'elle est liée à une enzyme spécifique, Craspase peut également être utilisée pour modifier les fonctions des protéines. Lorsque ses fonctions RNase et protéase sont supprimées, Craspase devient désactivée (dCraspase). Il n'a pas de fonction de coupe mais se lie avec des séquences d'ARN et de protéines. Par conséquent, dCraspase peut être utilisé dans les diagnostics et l'imagerie pour surveiller et diagnostiquer des maladies ou des virus.  

Craspase est le premier système CRISPR-Cas qui montre la fonction d'édition des protéines. C'est également le premier système capable d'éditer à la fois l'ARN et les protéines. Sa fonction d'édition de gènes a un minimum d'effets hors cible et aucun problème héréditaire. Par conséquent, Craspase est susceptible d'être plus sûr en utilisation clinique et thérapeutique que les autres systèmes CRISPR-Cas actuellement disponibles. ^4,5.    

Parce que Craspase surmonte de nombreuses limitations des systèmes CRISPR-Cas existants, il a le potentiel de révolutionner la thérapie génique, le diagnostic et la surveillance, la recherche biomédicale et l'amélioration des cultures. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour développer un système d'administration fiable pour cibler avec précision les gènes responsables de maladies dans les cellules avant de prouver l'innocuité et l'efficacité dans les essais cliniques.   

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Références:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR-Cas9 : Une histoire de sa découverte et des considérations éthiques de son utilisation dans l'édition du génome. Biochimie Moscou 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Chao Li et al 2022. Outils et ressources informatiques pour l'édition du génome CRISPR/Cas. Génomique, protéomique et bioinformatique. Disponible en ligne le 24 mars 2022. DOI : https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Systèmes CRISPR-Cas ciblant l'ARN. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Chunyi Hu et al 2022. Craspase est une protéase activée par l'ARN et guidée par l'ARN CRISPR. Science. 25 août 2022. Vol 377, numéro 6612. pp. 1278-1285. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase : un nouvel éditeur de gènes double CRISPR/Cas. Génomique fonctionnelle et intégrative 23, 98 (2023). Publié : 23 mars 2023. DOI : https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

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