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

Les systèmes CRISPR-Cas, présents chez les bactéries et les virus, identifient et détruisent les séquences virales envahissantes. Ils constituent le système immunitaire des bactéries et des archées, assurant leur protection contre les infections virales. En 2012, le système CRISPR-Cas a été reconnu comme un outil d'édition du génome . Depuis, de nombreux systèmes CRISPR-Cas ont été développés et trouvent 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 présentent une utilisation clinique limitée en raison de la fréquence des modifications hors cible, des mutations d'ADN inattendues et des problèmes héréditaires. Des chercheurs ont récemment décrit un nouveau système CRISPR-Cas capable de cibler et de détruire les ARNm et les protéines associés à différentes maladies génétiques avec une plus grande précision, sans effets hors cible ni problèmes héréditaires. Baptisé Craspase, il s'agit du premier système CRISPR-Cas présentant une 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 le suivi, 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. Il identifie, se lie et dégrade les séquences du gène viral afin de protéger l'organisme. Ce système se compose de deux parties : l'ARN bactérien transcrit à partir du gène viral et incorporé dans le génome bactérien après la première infection (appelé CRISPR, il identifie les séquences cibles des gènes viraux envahissants), et une protéine de destruction associée, appelée protéine associée à CRISPR (Cas), qui se lie aux séquences identifiées dans le gène viral et les dégrade pour protéger la bactérie contre les virus.

CRISPER signifie « courtes séquences palindromiques répétées et régulièrement espacées ». Il s’agit d’ARN bactérien transcrit, caractérisé par des répétitions palindromiques.

Les séquences répétées palindromiques (CRISPR) ont été découvertes pour la première fois dans les séquences d' E. coli en 1987. En 1995, Francisco Mojica a observé des structures similaires chez les archées et a été le premier à les considérer 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 a suggéré que de tels systèmes pourraient être utilisés comme outil d' édition du génome . Depuis sa reconnaissance comme outil d'édition du génome en 2012, le système CRISPR-Cas est devenu un système d'édition génique standard bien établi et a trouvé de nombreuses applications en biomédecine, en agriculture, dans l'industrie pharmaceutique, y compris en thérapie génique clinique ^{^1,2}.

De nombreux systèmes CRISPR -Cas sont déjà identifiés et disponibles pour la surveillance et la modification des séquences d'ADN/ARN à des fins de recherche, de criblage de médicaments, de diagnostic et de traitement. Ces systèmes sont actuellement divisés en deux classes (classes 1 et 2) et six types (types I à XI). Les systèmes de classe 1 possèdent plusieurs protéines Cas qui doivent former un complexe fonctionnel pour se lier à leurs cibles et agir sur elles. En revanche, les systèmes de classe 2 ne possèdent qu'une seule protéine Cas de grande taille pour se lier aux séquences cibles et les dégrader, ce qui les rend plus faciles à utiliser. Parmi les systèmes de classe 2 couramment utilisés, on trouve Cas9 (type II), Cas13 (type VI) et Cas12 (type V). Ces systèmes peuvent présenter des effets secondaires indésirables, tels qu'une action hors cible et une cytotoxicité^{^3,5}.

Les thérapies géniques basées sur les systèmes CRISPR-Cas actuels ont une utilisation clinique limitée en raison de la fréquence des modifications hors cible, des mutations inattendues de l'ADN, notamment les délétions de grands fragments d'ADN et les grandes variations structurelles de l'ADN sur les sites cibles et hors cible, qui entraînent la mort cellulaire et d'autres problèmes héréditaires.

Craspase (ou caspase guidée par CRISPR)  

Des chercheurs ont récemment décrit un nouveau système CRISPR-Cas, un système Cas7-11 de classe 2, type III-E, associé à une protéine de type caspase , et nommé Craspase ou caspase ⁵ guidée par CRISPR (les caspases sont des protéases à cystéine qui jouent un rôle clé dans l'apoptose en dégradant les structures cellulaires). Ce système présente des applications potentielles en thérapie génique et en diagnostic. La Craspase est guidée et ciblée par l'ARN et n'interagit pas avec les séquences d'ADN. Elle peut cibler et détruire les ARNm et les protéines associés à différentes maladies génétiques avec une grande précision, sans effets hors cible. Ainsi, l'élimination des gènes associés à des maladies est possible par clivage au niveau de l'ARNm ou des protéines. De plus, lorsqu'elle est liée à une enzyme spécifique, la Craspase peut également être utilisée pour modifier les fonctions des protéines. Lorsque ses fonctions RNase et protéase sont supprimées, la Craspase est désactivée (dCraspase). Elle n'a plus de fonction de clivage, mais se lie aux séquences d'ARN et de protéines. Par conséquent, la dCraspase peut être utilisée en diagnostic et en imagerie pour surveiller et diagnostiquer les maladies ou les virus.

Craspase est le premier système CRISPR-Cas à démontrer une fonction d'édition de protéines. C'est également le premier système capable d'éditer à la fois l'ARN et les protéines. Son activité d'édition génique s'accompagne d'effets hors cible minimes et d'aucun problème héréditaire. Par conséquent, Craspase est susceptible d'être plus sûr pour une 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.   

*** 

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 

***