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 La technologie CRISPR/Cas9

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Denis
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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Mer 26 Oct 2016 - 15:46

C'est article concerne le sida et on dit qu'on va pouvoir guérir complètement les gens qui sont atteint par le VIH mais la technique pourra s'appliquer à n'importe quel virus comme le VPH.


Researchers at UC San Francisco and the academically affiliated Gladstone Institutes have used a newly developed gene-editing system to find gene mutations that make human immune cells resistant to HIV infection.

The team built a high-throughput cell-editing platform using a variant of CRISPR/Cas9 technology that allowed them to test how well scores of different genetic tweaks defended immune cells against HIV. The new system allows researchers to quickly modify the genetic code of freshly donated human immune cells and will hopefully accelerate the quest to finally cure HIV+ patients, the researchers said.

"This is an ability HIV researchers have wanted for a long time," said postdoctoral researcher Judd F. Hultquist, PhD, one of the new paper's co-lead authors. "I hope this will take what seemed like an insurmountable task a year ago and make it something everyone can do."

The research, which was published online October 25, 2016 in Cell Reports, was conducted by the laboratories of co-senior authors Nevan J. Krogan, PhD, a professor of cellular and molecular pharmacology at UCSF, director of the Quantitative Biosciences Institute (QBI) in UCSF's School of Pharmacy, and a senior investigator at the Gladstone Institutes, and Alexander Marson, MD, PhD, an assistant professor of microbiology and immunology in UCSF's School of Medicine. The research was spearheaded by Hultquist, who is in Krogan's lab, and Kathrin Schumann, PhD, a postdoctoral researcher in Marson's lab.

Gene editing offers possibility of HIV cure

Despite great progress made since the 1980s in the ability to treat and control HIV with antiretroviral drugs, there is still no cure for the virus, and millions of people are newly infected every year. Once the virus infiltrates a patient's immune system, it can hide indefinitely within cells' own DNA, impossible to detect or destroy with current technology. As a result, patients must continue on antiretroviral drugs for the rest of their lives.

However, not everyone is susceptible to the virus. Scientists have taken inspiration from a group of individuals whose immune cells appear to be naturally resistant to HIV infection, and hope to one day edit HIV patients' immune systems to mimic the biology of these HIV-resistant individuals.

"There have been lots of efforts to sequence the genomes of resistant people to discover the mutations that make them immune to the virus," Hultquist said. "But there are many different genes that could be involved: some control the virus's ability to enter immune cells, others control how the virus tricks cells into expressing its genes. Until now, there was no way to test which of these mutations actually confer resistance in primary human T-cells."

CRISPR-based platform aims to accelerate search for cures

Despite being the immune system's lead fighters, T cells are delicate -- only able to survive outside the body for a couple weeks. They are also resistant to the viruses researchers use in other cell types to deliver DNA instructions about how to build the machinery needed for CRISPR/Cas9 gene editing. Last year, Marson and Schumann successfully used CRISPR to perform precise DNA sequence replacements in primary human T cells for the first time by prefabricating the CRISPR machinery in test tubes, then adding it to the freshly donated immune cells.

"It's incredibly fast," Schumann said. "The desired editing occurs rapidly, and then the cell degrades the CRISPR machinery so it can't go on making changes. That's really important: otherwise it's like doing surgery and leaving in the scalpel."

In the new paper, Schumann and Hultquist improved the technique by devising an automated system for high-throughput, parallel editing of T cells. The new approach enables the researchers to mutate different candidate genes in hundreds of thousands of T cells from healthy volunteers, expose these mutant cells to the HIV virus, then screen through the cells to find which mutations were able to prevent infection.

A key feature of this system is its speed, as donated T cells can only survive outside of the body for two to three weeks. "If we want to start editing T cells and putting them back into people as a therapy," Krogan said, "I think this will be the gold standard for how to do that quickly, safely, and efficiently."

The researchers used the new technique to mutate the genes CXCR4 and CCR5, which encode receptor molecules that different strains of the HIV virus use to sneak in and infect immune cells and which have been targeted in previous cell therapy trials. Inactivating either of these genes successfully blocked HIV infection of the human T cells by the relevant HIV strain.

Additional experiments showed the feasibility of creating a two-layer security system for T cells by simultaneously blocking a gene the HIV virus needs to gain entry into cells and a gene the virus needs to survive and reproduce within the cell, resulting in doubly secure resistance.

To demonstrate the efficiency and power of the new high-throughput technology, the researchers also developed 146 different CRISPR-based edits, each designed to deactivate one of 45 genes linked to HIV's ability to integrate into host cells. They identified several genes whose absence conferred HIV resistance, some of which had been predicted by previous studies and others that had never been directly tied to HIV infection before.

'Tip of the iceberg' for infectious disease research

The researchers plan to use the new platform to identify additional weaknesses in the HIV virus's life cycle that could be exploited either by cell therapy or targeted drugs. They also want to be able to insert more subtle mutations, such as those reported in HIV-resistant individuals, which could alter cell function just enough to confer resistance but without fully deactivating the gene and impeding cell function.

However, their greater hope is that the system will have much broader applications than just HIV and eventually be used in labs around the world to study the virus of their choice.

"This toolkit has been a huge missing piece in infectious disease research," Marson said. "Now we have the ability to make modifications in human immune cells and right away see the effects. The potential is immense -- this is just the tip of the iceberg."

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Les chercheurs de l'UC San Francisco et des instituts Gladstone académiquement affiliés ont utilisé un système d'édition de gènes nouvellement développé pour trouver des mutations de gènes qui rendent les cellules immunitaires humaines résistantes à l'infection par le VIH.

L'équipe a construit une plate-forme cellulaire d'édition à haut débit en utilisant une variante de la technologie CRISPR / cas9 qui leur a permis de tester la façon dont les scores des différents tweaks génétiques ont défendu les cellules immunitaires contre le VIH. Le nouveau système permet aux chercheurs de modifier rapidement le code génétique des cellules immunitaires humaines fraîchement donnés et, nous l'espérons accélérer la quête pour enfin guérir les patients avec le VIH, selon les chercheurs.

"Ceci est une capacité que les chercheurs sur le VIH ont voulu pendant longtemps," a déclaré le chercheur postdoctoral Judd F. Hultquist, PhD, l'un des co-chefs de file les auteurs du nouveau papier. «J'espère que cela va transformer ce qui semblait être une tâche insurmontable il y a un an quelque chose que chacun peut faire."

La recherche, qui a été publié en ligne le 25 Octobre, 2016 Cell Reports, a été menée par les laboratoires des auteurs de co-principal Nevan J. Krogan, PhD, professeur de pharmacologie cellulaire et moléculaire à l'UCSF, directeur de l'Institut quantitatives Biosciences (MCQ ) à l'école de UCSF de la pharmacie, et un chercheur principal à l'Institut Gladstone, et Alexander Marson, MD, PhD, professeur adjoint de microbiologie et d'immunologie à l'école de UCSF de médecine. La recherche a été menée par Hultquist, qui est dans le laboratoire de Krogan, et Kathrin Schumann, PhD, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Marson.

L'édition de gènes  offre la possibilité de guérison du VIH

Malgré les grands progrès réalisés depuis les années 1980 dans la capacité à traiter et contrôler le VIH avec des médicaments antirétroviraux, il n'y a toujours pas de remède pour le virus, et des millions de personnes sont infectées chaque année. Une fois que le virus infiltre le système immunitaire d'un patient, il peut se cacher indéfiniment au sein de l'ADN de cellules, impossible à détecter ou à détruire avec la technologie actuelle. En conséquence, les patients doivent être sur les médicaments antirétroviraux pour le reste de leur vie.

Cependant, tous ne sont pas sensibles au virus. Les scientifiques se sont inspirés d'un groupe d'individus dont les cellules immunitaires semblent être naturellement résistantes à l'infection par le VIH, et l'espoir de système immunitaire un jour modifier le VIH patients pour imiter la biologie de ces personnes résistantes au VIH.

"Il y a eu beaucoup d'efforts pour séquencer les génomes de personnes résistantes à la découverte des mutations qui les rendent immunitaire au virus», a déclaré Hultquist. "Mais il y a beaucoup de différents gènes qui pourraient être impliqués: un certain contrôle de la capacité du virus à pénétrer dans les cellules immunitaires, d'autres contrôlent la façon dont les cellules astuces de virus dans l'expression de ses gènes Jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen de tester laquelle de ces mutations effectivement confèrent une résistance. dans des lymphocytes T primaires humains ".

la plateforme CRISPR vise à accélérer la recherche de remèdes

En dépit d'être des combattantes du système immunitaire, les cellules T sont délicates -  et seulement capable de survivre à l'extérieur du corps pendant quelques semaines. elles sont également résistantes aux virus que les chercheurs utilisent dans d'autres types de cellules pour fournir des instructions d'ADN sur la façon de construire les machines nécessaires pour le montage du gène CRISPR / cas9. L'an dernier, Marson et Schumann a utilisé avec succès CRISPR pour effectuer des remplacements de séquences d'ADN précises dans les cellules T humaines primaires pour la première fois par préfabriquer les machines CRISPR dans des tubes à essai, puis l'ajouter aux cellules immunitaires fraîchement donnés.

"C'est incroyablement rapide», a déclaré Schumann. "L'édition souhaitée se produit rapidement, puis la cellule dégrade la machinerie CRISPR et CRISPR ne peut donc pas continuer à faire des changements ce qui est vraiment important:. Sinon c'est comme faire la chirurgie et laissant  le scalpel à l'intérieur."

Dans le nouveau document, Schumann et Hultquist ont amélioré la technique en concevant un système automatisé de haut débit, en montage parallèle des cellules T. La nouvelle approche permet aux chercheurs de muter différents gènes candidats dans des centaines de milliers de cellules provenant de volontaires sains, exposer ces cellules mutantes T du virus HIV, puis filtrer à travers les cellules pour trouver les mutations qui ont pu prévenir l'infection.

Un élément clé de ce système est sa vitesse, comme les lymphocytes T donnés ne peuvent survivre en dehors du corps pendant deux à trois semaines. "Si nous voulons commencer à éditer les cellules T et les remettre dans les gens comme une thérapie," Krogan dit: «Je pense que ce sera l'étalon-or pour savoir comment faire rapidement, en toute sécurité et efficacement."

Les chercheurs ont utilisé la nouvelle technique pour muter les gènes CXCR4 et CCR5, qui codent pour des récepteurs que différentes souches du virus VIH utilisent pour se faufiler et infecter les cellules immunitaires et qui ont été ciblés dans les essais de thérapie cellulaire précédents. L'inactivation ou l'autre de ces gènes bloque avec succès l'infection du VIH des cellules T humaines par la souche pertinente VIH.

Des expériences supplémentaires ont montré la faisabilité de la création d'un système de sécurité à deux couches pour les cellules T en bloquant simultanément un gène du virus HIV qui a besoin de pénétrer dans les cellules et un gène dont le virus a besoin pour survivre et se reproduire dans la cellule, ce qui entraîne une résistance doublement sécurisée.

Pour démontrer l'efficacité et la puissance de la nouvelle technologie à haut débit, les chercheurs ont également mis au point 146 modifications différentes sur la base de CRISPR, chacune conçue pour désactiver l'un des 45 gènes liés à la capacité du VIH à s'intégrer dans des cellules hôtes. Ils ont identifié plusieurs gènes dont l'absence confére de la résistance du VIH, dont certains avaient été prédits par les études antérieures et d'autres qui n'a jamais été directement liés à l'infection par le VIH avant.

Conseils pour la recherche sur les maladies infectieuses

Les chercheurs envisagent d'utiliser la nouvelle plate-forme pour identifier les faiblesses supplémentaires dans le cycle de vie du virus VIH qui pourrait être exploité soit par la thérapie cellulaire soit par des médicaments ciblés. Ils veulent aussi être en mesure d'insérer des mutations plus subtiles, telles que celles rapportées chez des personnes résistantes au VIH, ce qui pourrait altérer la fonction cellulaire juste assez pour conférer une résistance, mais sans désactiver totalement le gène et empêcher la fonction cellulaire.

Cependant, leur plus grand espoir est que le système aura des applications beaucoup plus large que le VIH et, éventuellement, être utilisé dans les laboratoires du monde entier pour étudier le virus de leur choix.

"Cet outil a été un énorme pièce manquante dans la recherche sur les maladies infectieuses», a déclaré Marson. ". Maintenant, nous avons la capacité d'apporter des modifications dans les cellules immunitaires humaines et de tout de suite voir les effets. Le potentiel est immense - c'est juste la pointe de l'iceberg."

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Mer 14 Sep 2016 - 10:00

Researchers in Singapore have developed a new protein that can alter DNA in living cells with much higher precision than current methods.

The ability to alter DNA accurately will open more doors in the development of personalised medicine that could help to tackle human diseases that currently have few treatment options. Examples of diseases that have unmet therapeutic needs include neurodegenerative diseases like Huntington's disease, muscular dystrophies, and blood disorders like sickle cell anemia.

This new protein, named iCas, can be easily controlled by an external chemical input and thus solves some of the problems with CRISPR-Cas1, the existing gold-standard for DNA altering. For example, existing Cas enzymes may sometimes alter places in the DNA that result in dire consequences. With iCas, users now have the ability to control enzyme activity and thus minimize unintended DNA modifications in the cell.

Developed by a collaboration between A*STAR's Genome Institute of Singapore (GIS) and Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), iCas was published in the peer reviewed scientific journal Nature Chemical Biology this week.

Leading the joint research team is Dr Tan Meng How, Senior Research Scientist of Stem Cell & Regenerative Biology at the GIS, and Assistant Professor at NTU's School of Chemical and Biomedical Engineering.

"DNA is like an instruction manual that tells living cells how to behave, so if we can rewrite the instructions in this manual, we will be able to gain control over what the cells are supposed to do," explained Dr Tan. "Our engineered iCas protein is like a light switch that can be readily turned on and off as desired. It also outperforms other existing methods in terms of response time and reliability."

How DNA altering works

To ensure that DNA is precisely altered, which is required in many biomedical and biotechnological applications, the activity of the Cas protein must be tightly regulated.

The chemical that switches the iCas protein on or off is tamoxifen, a drug commonly used to treat and prevent breast cancer. In its absence, iCas is switched off with no changes made to the DNA. When switched on with tamoxifen, iCas will then edit the target DNA site.

In the study, iCas was found to outperform other chemical-inducible CRISPR-Cas technologies, with a much faster response time and an ability to be switched on and off repeatedly.

The higher speed at which iCas reacts will enable tighter control over exactly where and when DNA editing takes place. This is useful in research or applications that demand precise control of DNA editing.

For example, in studies of cell signalling pathways or vertebrate development, iCas can precisely target a subset of cells within a tissue (spatial control) or to edit the DNA at a particular developmental stage (temporal control).

"The iCas technology developed by Dr Tan is an exciting addition to the growing CRISPR toolbox. It enables genome editing in a precisely controlled manner, thus opening new doors for applications of the CRISPR technology in basic and applied biological research," said Dr Huimin Zhao, the Steven L. Miller Chair Professor of the Chemical and Biomolecular Engineering faculty at the University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC).

GIS Executive Director Prof Ng Huck Hui added, "This development allows the researchers to have precision control for more accurate DNA editing, and it can help researchers engineer cells with new properties or repair diseased cells with mutated DNA."

Prof Teoh Swee Hin, Chair of NTU's School of Chemical and Biomedical Engineering, said, "DNA editing is an exciting field with many potential uses in the treatment of diseases. NTU has been active in research in the area of gene sequencing and bioengineering over the past years and this work by Dr Tan and his Singapore team will add to the growing body of knowledge in cell engineering for medicine."

1The CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated proteins) system is a powerful technology that can be used to manipulate the DNA in living cells. For instance, it can be used to correct disease-causing mutations in humans or to engineer improved agricultural crops with desirable traits to ensure food security.

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Les chercheurs de Singapour ont mis au point une nouvelle protéine qui peut modifier l'ADN dans les cellules vivantes avec une précision beaucoup plus élevé que les méthodes actuelles.

La possibilité de modifier l'ADN sera précisément d'ouvrir plus de portes dans le développement de la médecine personnalisée qui pourrait aider à lutter contre les maladies humaines qui ont actuellement peu d'options de traitement. Des exemples de maladies qui ont des besoins non satisfaits thérapeutiques comprennent les maladies neuro-dégénératives telles que la chorée de Huntington, la dystrophie musculaire et des troubles sanguins tels que l'anémie drépanocytaire.

Cette nouvelle protéine, appelée ICAS, peut être facilement contrôlé par une entrée chimique externe et résout ainsi certains des problèmes avec CRISPR-CAS1, l'étalon-or existant pour la modification de l'ADN . Par exemple, les enzymes Cas existants peuvent parfois modifier des endroits dans l'ADN ce qui se traduit par des conséquences désastreuses. Avec ICAS, les utilisateurs ont maintenant la possibilité de contrôler l'activité de l'enzyme et ainsi minimiser les modifications de l'ADN non désirées dans la cellule.

Développé par une collaboration entre l'Institut de génomique de A * STAR de Singapour (SIG) et de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour), l'article sur ICAS a été publié dans le peer revue scientifique Nature Chemical Biology cette semaine.

En tête de l'équipe de recherche conjointe est le Dr Tan Meng Comment, chercheur scientifique principal des cellules souches et de biologie régénérative au SIG, et professeur adjoint à l'École de NTU de chimie et de génie biomédical.

«L'ADN est comme un manuel d'instruction qui indique les cellules vivantes comment se comporter, donc si nous pouvons réécrire les instructions de ce manuel, nous serons en mesure de prendre le contrôle sur ce que les cellules sont censés faire», a expliqué le Dr Tan. "Notre protéine ICAS est conçu comme un interrupteur qui peut être facilement activé et désactivé à volonté. Il surpasse également d'autres méthodes existantes en termes de temps de réponse et de fiabilité."

Comment fonctionne l'altération d'ADN ?

En faisant en sorte que l'ADN soit modifié avec précision, ce qui est nécessaire dans de nombreuses applications biomédicales et biotechnologiques, l'activité de la protéine Cas doit être étroitement régulée.

Le produit chimique qui commute la protéine ICAS ou le désactive est le tamoxifène, un médicament couramment utilisé pour traiter et prévenir le cancer du sein. En son absence, ICAS est éteint et incapable de faire les modifications apportées à l'ADN. Lorsqu'il est allumé avec le tamoxifène, ICAS pourra ensuite modifier le site cible sur l'ADN.

Dans l'étude, ICAS a été trouvé à surperformer les autres technologies CRISPR-Cas, avec un temps de réponse beaucoup plus rapide et une capacité à être activé et désactivé à plusieurs reprises.

La vitesse plus élevée à laquelle réagit ICAS permettra un contrôle plus serré sur exactement où et quand l'édition de l'ADN a lieu. Ceci est utile dans la recherche ou les applications qui exigent un contrôle précis de l'édition de l'ADN.

Par exemple, dans les études sur les voies de signalisation cellulaire ou le développement des vertébrés, ICAS peut cibler précisément un sous-ensemble de cellules dans un tissu (contrôle spatial) ou pour modifier l'ADN à un stade de développement particulier (contrôle temporel).

"La technologie ICAS développée par le Dr Tan est un ajout intéressant à la boîte à outils CRISPR. Il permet d'éditer du génome d'une manière contrôlée avec précision, ouvrant ainsi de nouvelles portes pour les applications de la technologie CRISPR en recherche fondamentale et appliquée biologique», a déclaré le Dr Huimin Zhao , le président Steven L. Miller professeur de la faculté chimique et génie biomoléculaire à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign (UIUC).

Directeur exécutif SIG Prof Ng Huck Hui a ajouté: «Ce développement permet aux chercheurs d'avoir un contrôle de précision pour l'édition d'ADN plus précis, et il peut aider les chercheurs pour l'ingénierie des cellules présentant de nouvelles propriétés ou réparer les cellules malades avec de l'ADN muté."

Le prof Teoh Swee Hin, président de l'école de NTU de chimie et de génie biomédical, a déclaré, "l'édition de l'ADN est un domaine passionnant avec de nombreuses utilisations potentielles dans le traitement des maladies. NTU a été actif dans la recherche dans le domaine du séquençage des gènes et de la bioingénierie sur des années dans le passé et ce travail par le Dr Tan et son équipe de Singapour va ajouter à la masse croissante des connaissances en ingénierie cellulaire pour la médecine ".

1Le système CRISPR-Cas est une technologie puissante qui peut être utilisée pour manipuler l'ADN dans les cellules vivantes. Par exemple, il peut être utilisé pour corriger des mutations pathogènes chez l'homme ou travailler une amélioration des cultures agricoles avec des traits souhaitables pour assurer la sécurité alimentaire.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Mer 31 Aoû 2016 - 17:46

CRISPR/Cas9 is likely one of the most revolutionary tools in biotechnology, with tremendous implications for a broad range of biological and medical disciplines. As programmable scissors this technology allows cleavage of DNA at predefined sites in the genome of cells. Now researchers from the National Center for Tumor Disease (NCT) Dresden, the German Consortium ortium for Translational Cancer Research (DKTK) and the Medical Faculty of the TU Dresden have found a way to utilize the technology to diagnose and inactivate cancer mutations, thereby accelerating cancer research.

"Mutations in cancer cells are identified at increasing speed through next generation sequencing, but we mostly do not know, which of these mutations are actually driving the disease and which ones are rather benign " said Frank Buchholz, head of the study that appeared in the latest addition of the Journal of the National Cancer Institute (JNCI). The authors first analyzed how many of the more than 500,000 reported cancer mutations could theoretically be targeted and found that >80% of the mutations could be cleaved with the currently most popular CRISPR/Cas9 system. The research group then demonstrated that they could specifically cleave a panel of common cancer mutations without significantly targeting the healthy, wildtype alleles. Moreover, expression of Cas9 together with the cancer-specific guide (g)RNAs was able to unmask mutations that drive cell growth and viability in cancer cell lines. Buchholz points out: "This is an important advance, because we can now rapidly separate driver from passenger mutations. This is currently a bottleneck in cancer research. Because each cancer shows a specific combination of many mutations, this scientific approach could improve cancer diagnostics as mutations that promote cancer growth could be specifically identified. Based on the obtained results an individualized therapy could be initiated.

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CRISPR / cas9 est probablement l'un des outils les plus révolutionnaires de la biotechnologie, avec des implications énormes pour un large éventail de disciplines biologiques et médicales. C'est une paire de ciseaux programmable, cette technologie permet le clivage de l'ADN au niveau de sites prédéfinis dans le génome des cellules. Maintenant, des chercheurs ont trouvé un moyen d'utiliser la technologie pour diagnostiquer et inactiver des mutations cancéreuses, accélérant ainsi la recherche contre le cancer.

"Les mutations dans les cellules cancéreuses sont identifiés de plus en plus vite à travers le séquençage de la prochaine génération, mais l aplupart du temps nous de savons pas lesquelles de ces mutations sont en fait le moteur de la maladie et celles qui sont plutôt bénigne», a déclaré Frank Buchholz, responsable de l'étude parue dans le dernier ajout du Journal de l'Institut national du cancer (JNCI). Les auteurs ont d'abord analysé combien sur plus de 500.000 mutations de cancer signalés pourraient théoriquement être ciblé et on a constaté que> 80% des mutations pourrait être clivées avec le système actuellement le plus populaire de CRISPR / cas9. Le groupe de recherche a ensuite démontré qu'ils pouvaient spécifiquement cliver un panel de mutations cancéreuses communes sans cibler de manière significative les allèles, de type sauvage en bonne santé. En outre, l'expression de cas9 conjointement avec le guide spécifique d'ARN a été capable de démasquer les mutations qui stimulent et conduisent la croissance et la viabilité cellulaire dans les lignées cellulaires cancéreuses. Buchholz souligne: "Ceci est une avancée importante, parce que nous pouvons maintenant rapidement séparé les "drivers" des autres mutations moins importantes. Ceci est actuellement un goulot d'étranglement dans la recherche sur le cancer Parce que chaque cancer montre une combinaison spécifique de nombreuses mutations, cette approche scientifique pourrait améliorer le diagnostic du cancer parce que les mutations qui favorisent la croissance du cancer pourraient être spécifiquement identifiés. sur la base des résultats obtenus une thérapie individualisée pourrait être lancée.



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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Dim 7 Aoû 2016 - 10:16

L'édition du génome est sur le point de fondamentalement transformer nos vies et bouleverser notre approche traditionnelle de la santé.

L'édition du génome va changer la façon dont les patients sont soignés, en s'attaquant aux causes de la maladie au lieu d'agir simplement sur les symptômes. L'édition du génome va également modifier notre perception de l'alimentation en mettant dans nos assiettes des aliments plus sains. Ces denrées pourront être consommées en toute sécurité tout en permettant de répondre aux défis environnementaux liés à la croissance durable.


L'opinion publique ne se souciera plus de savoir si l'édition du génome est acceptable d'un point de vue éthique et la question n'est pas de savoir quand l'édition du génome deviendra une réalité pour le plus grand nombre car elle est d'ores et déjà une réalité, comme en témoigne le premier patient atteint d'un cancer qui a été traité par des cellules T génétiquement modifiées avec la technologie TALEN®. En outre, une partie du soja et des pommes de terre qui sera récoltée cet automne aux États-Unis sera génétiquement modifiée via la technologie TALEN®. Il existe même aujourd'hui des vaches sans cornes et des porcs génétiquement modifiés sur les parcelles d'élevage.

L'évolution du secteur de l'édition du génome est loin d'être prévisible, mais l'émergence de nouvelles technologies d'édition génomique et de nouveaux acteurs a donné lieu à un inévitable débat éthique.

Par exemple, trois startups de stade pré-clinique fondées sur la technologie CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ont conclu des alliances avec d'importantes sociétés pharmaceutiques et biotechnologiques: Editas Medicine (Juno Therapeutics), CRISPR Therapeutics (Vertex et Celgene) et Intellia Therapeutics (Novartis).
Bien que ces alliances soient importantes, le succès à long terme de ces startups dépendra de leur capacité à tenir leurs promesses.

Deux autres sociétés bien établies, Sangamo BioSciences et Precision BioSciences, opèrent dans le segment de l'édition du génome.

Tout cela nous amène au débat éthique qui entoure l'édition du génome, en particulier la menace potentielle que représentent les êtres humains génétiquement modifiés.
La peur liée à l'édition du génome et aux dérives auxquelles se livreraient les personnes qui la pratiquent ne repose sur aucun élément rationnel.

Citation :
Nous n'aurons pas à attendre jusqu'en 2020 pour administrer un traitement capable d'éliminer les cellules cancéreuses.

N'oublions pas que la transgénèse animale a été réalisée pour la première fois il y a plus de 35 ans, au moyen d'un procédé immédiatement transposable à l'homme, et que cela n'a pas pour autant donné naissance à une vague d'humains transgéniques.

Il en va de même en ce qui concerne la possibilité de supprimer des gènes dans les cellules souches embryonnaires humaines, le clonage humain après Dolly la brebis (le premier mammifère cloné de l'histoire) et l'utilisation des cellules souches pluripotentes induites humaines pour créer de nouveaux clones. Les gens demandent souvent: «Qu'est-ce que l'édition du génome? Dois-je m'en inquiéter? Que se passera-t-il si des personnes mal intentionnées mettent la main sur cette technologie?».

Les technologies telles que les téléphones cellulaires et les réseaux sociaux ont fondamentalement changé la société à l'échelle mondiale. Dans l'ensemble, ces changements ont constitué un véritable progrès, même si certaines personnes mal intentionnées peuvent parallèlement abuser de ces technologies. L'édition du génome obéit à une logique similaire. Cette technologie constitue un changement radical dans notre réflexion sur les éléments fondamentaux de la vie humaine. Elle nous donne la possibilité de redéfinir la façon dont nous traitons les maladies et cultivons nos aliments, mais aussi l'image que nous avons de nous-mêmes en tant qu'êtres humains.

La culture de plantes et l'élevage d'animaux sont considérés comme les fondements de la civilisation, d'où l'importance de la sélection génétique et du clonage. Dans la mesure où la population mondiale avoisine aujourd'hui les 9 milliards d'êtres humains, une grande partie de notre survie pourrait dépendre de l'édition du génome.

L'année 2015 a été une année charnière, et l'édition du génome est maintenant en train de concrètement transformer nos vies. Un premier patient atteint de leucémie, qui avait épuisé toutes les solutions thérapeutiques disponibles, a été soigné en novembre 2015 par une injection de cellules immunitaires modifiées génétiquement, dites cellules CAR-T, à l'hôpital Great Ormond Street au Royaume-Uni. Cette petite fille de 11 mois à l'époque est le premier patient jamais sauvé par l'édition du génome.

Selon les experts de l'Agence européenne des médicaments, il s'agit du produit le plus complexe qu'ils aient jamais vu. Il est le fruit d'une reprogrammation très sophistiquée des cellules T, qui consiste à rajouter certains gènes tout en supprimant d'autres, afin de transformer ces cellules en véritables machines à tuer le cancer.

Ce traitement peut être produit à des milliers d'exemplaires, stocké sur le long terme, distribué dans les hôpitaux du monde entier et administré aux patients qui en ont besoin. Ce produit a également le potentiel de devenir un traitement médical de référence dans un avenir proche.

L'année 2015 a également été une année faste pour l'agriculture, dans la mesure où les récoltes génétiquement modifiées aux États-Unis ont été abondantes. Jusqu'à récemment, la santé des consommateurs n'était pas l'objectif premier, d'où le succès actuel de l'agriculture biologique. Face à l'accroissement de la population et à la diminution des zones cultivables, la forte demande de produits plus sains et respectueux de la nature ne peut être satisfaite que par la décroissance économique ou la technologie. Les récoltes à venir constituent la première étape de la réponse à cette diminution des marges. Elles ouvrent la voie à une nouvelle approche de l'expansion humaine et du développement durable.

Encore une fois, la question n'est pas de savoir si, ou quand, la révolution de l'édition du génome aura lieu, mais plutôt de savoir si, oui ou non, nous souhaiterions être les premiers à la voir aboutir. Comme le président Obama l'a déclaré dans son dernier discours sur l'état de l'Union: «Faisons de l'Amérique le pays qui éradique le cancer une fois pour toutes». M. Obama a prononcé son discours un jour après le lancement de l'initiative Cancer MoonShot 2020, sous l'égide de grands groupes pharmaceutiques et biotechnologiques. Avec l'édition du génome, nous n'aurons pas à attendre jusqu'en 2020 pour administrer un traitement capable d'éliminer les cellules cancéreuses.

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Dernière édition par Denis le Jeu 8 Sep 2016 - 12:04, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Lun 25 Juil 2016 - 15:52

Des scientifiques chinois seront les premiers au monde à injecter chez des humains des cellules génétiquement modifiées en utilisant la nouvelle technologie Crispr-Cas9, révèle la revue Nature. La technique, souvent qualifiée de « ciseau génétique », permet de sectionner un gène à un endroit précis.
Une équipe dirigée par Lu You, oncologiste à l'université chinoise de Sichuan, a reçu l'autorisation des autorités pour mener un essai clinique, devant débuter le mois prochain, cellules génétiquement modifiées au moyen de cette technique pour le traitement du cancer du poumon.

Des lymphocytes T (cellules du système immunitaire) seront modifiés afin d'inactiver le gène qui code pour la protéine PD-1, laquelle inhibe leur action contre les cellules cancéreuses (plusieurs traitements d'immunothérapie visent à inhiber cette même protéine). Ces cellules seront multipliées in vitro et ré-injectées chez les patients.
Seules des personnes atteintes d'un cancer du poumon avancé et pour lesquelles les traitements ont échoué pourront participer à ce test.
Aux États-Unis, un essai pour le traitement du cancer, mené par le chercheur en immunothérapie Carl June de l'Université de Pennsylvanie à Philadelphie, a déjà été approuvé par les US National Institutes of Health (NIH), rapporte le Scientific American. Le projet est en attente du feu vert de la FDA et de l'université. Le projet vise aussi à bloquer le gène codant pour la PD-1 ainsi qu'un autre gène et à insérer un troisième gène.
Bloquer le gène codant pour la PD-1 avec certitude et multiplier les cellules devraient augmenter les chances d'efficacité, estime Timothy Chan, chercheur en immunothérapie au Memorial Sloan Kettering Cancer Center (New York) comparativement aux nouveaux traitements d'immunothérapie qui utilisent des anticorps.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Dim 3 Juil 2016 - 6:29


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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Sam 14 Mai 2016 - 18:18

Much has been made about the promise and perils of gene editing and CRISPR Cas9 technology.  The Center for Individualized Medicine’s Kristin Clift offers an introduction to this powerful gene editing tool that holds the potential of allowing scientists to modify DNA with extreme precision.

By Kristin Clift

Imagine you’re a patient and your doctor just delivered some bad news to you. You have a BRCA mutation causing significant increase in the risk of breast and ovarian cancer, but wait, there is a treatment that can replace the faulty genetic code with one that isn’t harmful. This scenario may seem like science fiction, but it’s a lot closer to becoming a reality.

You may or may not have heard about the genome editing technology, CRISPR Cas9 in the news lately. Genome editing isn’t exactly a new technology, what’s new about it is how it’s done and how it’s improving. There are gene editing methods that have been in use for a while such as TALEN (Transcription activator-like effector nucleases), but CRISPR Cas9 is the most popular and sensationalized technique that everyone is talking about. So here’s the scoop:

gene editing 3Overview
Oftentimes people describe our genome using the analogy that it is like a cookbook. Each recipe is a gene. This cookbook has ~20,000 recipes in it that make up the awesome feast that is your body. So to conceptualize what genome editing is, imagine you are typing out this cookbook of life. If our genome is a bunch of recipes that provides instructions on how to make our bodies, then genome editing or engineering is a technique that is similar to using the “find and replace” function on a word process0r. Say you’re typing out a cake recipe and you decide to switch out baking soda for baking powder . . . find and replace. That’s an over-simplified analogy but that’s what I can wrap my head around.

CRISPR is short for “Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats,” a phenomenon that scientists in the yogurt industry noticed in bacteria. CRISPR is a form of acquired immunity that bacteria use as a defense mechanism against viruses. It takes a snapshot of the virus’ DNA and inserts it into its own sequence so that it will know how to fight it if it ever comes across it again.

The CAS9 stands for CRISPR Associated Protein 9, which could be described as scissors with a built in GPS, or again to tie it to the original analogy the find and replace (or insert) mechanism in a word processor. Scientists have figured out how to harness the methods of CRISPR CAS9 to find, cut, and insert changes into genomes.

Potential
The important thing being, with this technique we may be able to edit serious genetic diseases (i.e., Huntington’s Disease, Tay Sachs, etc.) out of the human genome.

Furthermore, scientists are working on editing out HIV from human cell lines and researchers in China have recently inserted HIV resistance into human embryos. There are endless possibilities. So why aren’t we solving all the world’s problems with this technology right now?

gene editing 2Whoa, There
Imagine you’re the patient again, and you want to make sure your future children don’t carry the same harmful BRCA mutation that runs in your family . . . so you take the embryos you’ve produced and they use CRISPR to edit that gene . . . and then you decide while they’re at it, could they make the baby super tall and have green eyes, too (the movie Gattaca anyone?).

If you let your science fiction imagination run wild for a minute, you could imagine all the crazy things that we could end up doing with this technology. For instance, we could turn chickens into dinosaurs. In real life right now, you can buy a CRISPR-ized mini pig for a pet for $1,500 from China.

The U.S. Director of National Intelligence James Clapper added genome editing to the list of the 6 Weapons of Mass Destruction — implying that it could be used in extremely nefarious ways such as the creation of a new deadly virus, or like in the new X-Files episode, it could be used to strip people of their immune systems (essentially giving everyone the Bubble Boy syndrome).

So, yes, you can imagine there are a lot of concerns over this technology. Scientists have requested a “moratorium” meaning they want to put using it on hold until we think through all of the possible implications (i.e., how it will effect evolution, extinction, will people use it for embryo modification to make "designer babies," etc. There are many things we need to consider before going in that direction, like How will people currently living with disabilities perceive it? ).

As with any new technology, there are limitless possibilities that it can be used for both good and bad (for instance, cars, Internet, smartphones, etc.). But the potential for good is so monumental that we need to move quickly and take as many steps as possible to try to diminish its harmful potential.
Atwal_Paldeep_15JL

Dr. Paldeep Atwal

How Will It Be Used in the Clinic in the Near Future?
I spoke with Paldeep Atwal, M.B., Ch.B., medical director of Clinical Genomics at Mayo Clinic Florida. Dr. Atwal says the main problem right now with genome editing is the off target-effects. Using the find and replace analogy again, it’d be like if you wanted to replace the word “and” with “or,” which is easily done, but it could accidentally change the word “band” to “bor” if you’re not careful. Which is bad if you’re turning in an important report, but really bad if you’re editing the code of life. However, the technology is continuously improving and scientists are constantly working on ways to minimize the off-target effects. Until all effects are known or eliminated, it may be awhile before we see its use in the clinic.

Meanwhile, in a research setting, there are other uses for CRISPR that will revolutionize the way we understand genomics. Basically, scientists can blunt the scissors to do research on how genomes work. Using CRISPR in functional genomics is another way researchers can learn more about genomics and human health.

Summary
CRISPR is an extraordinary new technique that is cheaper and easier to use than previous technologies. In the future, our genetic code may not be written in stone. A BRCA mutation can be remedied and your chances getting of breast or ovarian cancer would be drastically reduced. Diseases that mutate our genes such as cancer could be rewritten. We will be able to hardwire resistance to viral diseases to our cells. We can extend the life of children born with Tay-Sachs or other terminal genetic diseases. These miraculous uses of CRISPR may come sooner than we think, but not without great care and thought.

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Beaucoup a été dit au sujet des promesses et périls de l'édition du gène et de la technologie CRISPR cas9. Le Centre de médecine de Individualisé Kristin Clift propose une introduction à cet outil d'édition de gène puissant qui a le potentiel de permettre aux scientifiques de modifier l'ADN avec une extrême précision.


Imaginez que vous êtes un patient et le médecin vient de livrer quelques mauvaises nouvelles pour vous. Vous avez une mutation BRCA provoquant augmentation significative du risque de cancer du sein et de cancer de l'ovaire, mais attendez, il y a un traitement qui peut remplacer le code génétique défectueux par un qui est pas nocif. Ce scénario peut sembler de science-fiction, mais il est beaucoup plus proche de devenir une réalité.

Vous pouvez avoir entendu parler de la technologie d'édition du génome, CRISPR cas9 ou non dans les nouvelles récemment. L'édition du génome n'est pas exactement une nouvelle technologie, ce qui est nouveau à ce sujet est de savoir comment cela se fait et comment c'est amélioré. Il existe des méthodes d'édition de gènes qui ont été en usage pendant un certain temps, comme TALEN (transcription nucléases effectrices activatrices-like), mais CRISPR cas9 est la technique la plus populaire et sensationnaliste dont tout le monde parle. Donc, voici le scoop:

Souvent, les gens décrivent notre génome en utilisant l'analogie qu'il est comme un livre de cuisine. Chaque recette est un gène. Ce livre de cuisine a ~ 20.000 recettes dans ce qui composent la fête impressionnante qui est votre corps. Donc, pour conceptualiser ce que l'édition du génome est, imaginez que vous tapez sur ce livre de cuisine de la vie. Si notre génome est un tas de recettes qui fournit des instructions sur la façon de faire nos corps, puis l'édition du génome ou de l'ingénierie est une technique qui est similaire à l'aide de la fonction "rechercher et remplacer" sur un processeur de textes. Disons que vous tapez sur une recette de gâteau et vous décidez remplacer le bicarbonate de soude pour la cuisson par poudre magique. . . vous utilisez donc la fonction "trouver et remplacer". C'est une analogie simpliste, mais qui est facile à comprendre.

CRISPR est l'abréviation de "cluster répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées,« un phénomène que les scientifiques de l'industrie du yogourt remarque dans les bactéries. CRISPR est une forme d'immunité acquise que les bactéries utilisent comme un mécanisme de défense contre les virus. Il prend un instantané de l'ADN du virus et l'insère dans sa propre séquence de sorte qu'il saura combattre si jamais le virus revient à nouveau.

Le cas9 signifie CRISPR Associated Protein 9, ce qui pourrait être décrit comme des ciseaux avec un GPS, ou encore pour l'attacher à l'analogie d'origine de la découverte et de remplacer (ou insérer) mécanisme intégré dans un traitement de texte. Les scientifiques ont découvert comment exploiter les méthodes de CRISPR cas9 pour trouver, couper et insérer des modifications dans les génomes.

Potentiel

L'important étant, avec cette technique nous puissions être en mesure de modifier les maladies génétiques graves (à savoir, la maladie de Huntington, Tay Sachs, etc.) sur le génome humain.

En outre, les scientifiques travaillent sur l'édition sur le VIH à partir des lignes et des chercheurs de cellules humaines en Chine ont récemment introduit la résistance du VIH dans des embryons humains. Il y a des possibilités infinies. Alors, pourquoi ne résolvons-nous pas tous les problèmes du monde avec cette technologie en ce moment?

Imaginez que vous êtes le patient à nouveau, et que vous voulez vous assurer que vos futurs enfants ne portent pas la même mutation BRCA nuisible qui est dans votre famille. . . de sorte que vous prenez les embryons que vous avez produit et vous voulez qu'ils utilisent CRISPR pour modifier ce gène. . . et puis vous décidez alors qu'ils sont à faier ça, qu'ils pourraient- rendre le bébé super grands et avec les yeux verts...

Si vous laissez votre imagination science-fiction courir pendant une minute, vous pouvez imaginer toutes les choses folles que nous pourrions finir par faire avec cette technologie. Par exemple, nous pourrions transformer les poulets en dinosaures. Dans la vraie vie en ce moment, vous pouvez acheter un mini-cochon CRISPR-isé pour un animal de compagnie pour 1500 $ de la Chine.

Le directeur du renseignement national américain James Clapper a ajouté l'édition du génome à la liste des 6 armes de destruction massive - ce qui implique qu'il pourrait être utilisé de manière extrêmement néfastes telles que la création d'un nouveau virus mortel, ou comme dans le nouveau X-Files épisode, il pourrait être utilisé pour dépouiller les gens de leur système immunitaire (essentiellement de donner à chacun le syndrome de Bubble Boy).

Alors, oui, comme vous pouvez l'imaginer, il y a beaucoup de préoccupations sur cette technologie. Les scientifiques ont demandé un "moratoire" qui signifie qu'ils veulent mettre l'utilisation en attente jusqu'à ce que nous pensons à travers toutes les implications possibles (ie, comment cela affectera l'évolution, l'extinction, les gens vont l'utiliser pour la modification de l'embryon pour faire «des bébés sur mesure» etc. il y a beaucoup de choses que nous devons prendre en considération avant d'aller dans cette direction, comme Comment les gens qui vivent avec un handicap le perçoivent?).

Comme pour toute nouvelle technologie, il y a des possibilités illimitées qu'il peut être utilisé aussi bien pour les bonnes et les mauvaises choses (par exemple, les voitures, Internet, smartphones, etc.). Mais le potentiel de bonnes choses est si monumental que nous devons agir rapidement et de prendre autant d'étapes que possible pour essayer de diminuer son potentiel nuisible.

Dr. Paldeep Atwal

Comment seront-ils utilisés dans la clinique dans un avenir proche?
J'ai parlé avec Paldeep Atwal, M.B., Ch.B., directeur médical de Clinical Genomics à la Mayo Clinic Florida. Le Dr. Atwal dit que le principal problème en ce moment avec l'édition du génome sont les effets hors cible. Utiliser ce qui est trouvé  et le remplacer, ce serait comme si vous vouliez remplacer le mot "and" par "or", ce qui est facile à faire, mais il pourrait accidentellement changer le mot «bande» pour «bor» si vous ' ne faites pas attention. Ce qui est mauvais si vous tournez dans un rapport important, et vraiment mauvais si vous modifiez le code de la vie. Cependant, la technologie s'améliore en permanence et les scientifiques travaillent constamment sur les moyens de minimiser les effets hors-cible. Jusqu'à ce que tous les effets soient connus ou éliminés, cela peut prendre un certain temps avant de voir son utilisation dans la clinique.

Pendant ce temps, dans un cadre de recherche, il y a d'autres utilisations pour CRISPR qui vont révolutionner la façon dont nous comprenons la génomique. Fondamentalement, les scientifiques peuvent émousser les ciseaux à faire des recherches sur la façon dont les génomes travaillent. L'utilisation de CRISPR en génomique fonctionnelle est une autre façon dont les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur la génomique et la santé humaine.

Résumé

CRISPR est une nouvelle technique extraordinaire qui est moins cher et plus facile à utiliser que les technologies précédentes. À l'avenir, notre code génétique peut ne pas être écrit dans la pierre. Une mutation BRCA peut être corrigée et vos chances d'avoir un cancer  du sein ou cancer de l'ovaire seraont considérablement réduite. Les maladies qui mutent nos gènes comme le cancer pourraient être réécrites. Nous serons en mesure de câbler la résistance aux maladies virales à nos cellules. Nous pouvons prolonger la vie des enfants nés avec des Tay-Sachs ou d'autres maladies génétiques terminales. Ces utilisations miraculeuses de CRISPR peuvent venir plus tôt que nous le pensons, mais non sans beaucoup de soin et de volonté.


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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Dim 10 Jan 2016 - 16:44

Déc 2015,

Et si l’on pouvait guérir une maladie du sang mortelle? Ou éliminer du code génétique d’un enfant la mutation du gène BRCA associée au cancer du sein?

Ces deux suppositions et bien d’autres se rapprochent du domaine du possible avec la découverte relativement récente d’un outil de traitement génétique baptisé CRISPR ou Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (« courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »).

Celui-ci permet en effet de modifier précisément et facilement l’ADN de tout organisme sur la planète, y compris celui des humains.
Le dilemme CRISPR

La découverte a des implications extraordinaires – tant au chapitre des percées médicales que des impacts négatifs imprévus. C’est pourquoi Washington accueille cette semaine des experts internationaux venus débattre des questions de recherche, d’éthique et de réglementation liées à l’outil CRISPR dans le cadre du premier International Summit on Human Gene Editing (« sommet international sur le traitement des gènes humains »).

À cette occasion, nous avons demandé à Christopher J. Wilds, professeur agrégé au Département de chimie et de biochimie de l’Université Concordia, de nous entretenir de ce que The New York Times Magazine a qualifié de « dilemme CRISPR ».
Christopher J. Wilds : « Nous devons décider jusqu’où nous pouvons aller. »

Quelle a été votre réaction lorsque vous avez entendu parler de l’outil CRISPR?

Christopher J. Wilds : Eh bien, j’étais très intéressé. Je suis devenu passionné des acides nucléiques durant mon baccalauréat à Concordia, et ma thèse de doctorat à McGill portait sur la modification chimique de l’ADN à des fins thérapeutiques. J’ai donc pensé qu’il s’agissait d’une innovation sensationnelle!

Il y a bien eu d’autres stratégies thérapeutiques axées sur les acides nucléiques auparavant, mais CRISPR permet notamment des modifications permanentes, tandis que certaines autres interventions doivent plutôt être soutenues.

Quel est le dilemme entourant CRISPR?

CJW : Le dilemme concerne les questions morales et éthiques que cette découverte soulève. Elle ouvre en effet tellement d’avenues. Par exemple, on pourrait supprimer un gène défectueux ou peut-être concevoir une application industrielle qui profiterait à la société. Les dommages potentiels, dont ceux aux écosystèmes, demeurent toutefois inquiétants, sans parler des cas évoquant l’histoire du Dr Frankenstein, où l’on fabrique des bébés sur mesure et l’on joue à Dieu. C’est là que, en tant que société, nous devons décider jusqu’où nous pouvons aller dans le traitement des gènes.

Ce qui sera compliqué et difficile à faire respecter…

CJW : Effectivement. De nombreux secteurs de la société doivent participer aux décisions en matière de régulation et d’éthique – non seulement des scientifiques, mais aussi des industriels, des politiciens et des leaders communautaires. Nous devons tous collaborer au sein de comités d’éthique, de commissions et d’organismes de réglementation gouvernementaux.

Cela dit, il sera difficile de trouver le juste équilibre. L’outil CRISPR nécessite un cadre éthique, certes, mais pas des mesures trop draconiennes qui limiteront la recherche au détriment de découvertes intéressantes.

Parfois, il n’est pas si évident de savoir où un projet mènera. En s’imposant trop de règles, on freine l’innovation, mais nous devons être responsables. Le sommet constitue le premier pas dans la création d’une sorte de boussole morale.


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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Sam 21 Nov 2015 - 18:56

A new CRISPR/Cas9 technology developed by scientists at the University of Massachusetts Medical School is precise enough to surgically edit DNA at nearly any genomic location, while avoiding potentially harmful off-target changes typically seen in standard CRISPR gene editing techniques. By pairing the CRISPR/Cas9 system with a programmable DNA-binding domain (CRISPR/Cas9-pDBD), researchers have created an additional proofreading step that improves the accuracy of the gene editing system and opens the door to potential clinical and gene therapy applications.

"While the standard CRISPR/Cas9 systems are great at making breaks in the genome with a single guide RNA in vitro, this technique is suboptimal for most gene therapy applications involving the editing of a large population of cells where minimizing collateral damage to the genome is critical," said Scot Wolfe, PhD, associate professor of molecular, cell & cancer biology at UMass Medical School. "So we've added an extra proofreading step to the system. By fusing a zinc finger DNA-binding domain to the CRISPR/Cas9 system, it now verifies an additional genetic feature in its intended target site before it will cut the genome. We've shown that this dramatically improves the precision of the CRISPR/Cas9 system by almost 100 fold."

The study was published in Nature Methods. UMMS researchers are already developing this nuclease platform to excise latent HIV provirus from the genome of infected cells and potentially correct the genetic mutation that leads to chronic granulomatous disease, an inherited disease that renders the immune cells incapable of forming the reactive compounds necessary to kill certain bacterial and fungal pathogens.

The CRISPR/Cas9 system is an adaptive immune system used by bacteria to defend itself against bacteriophage and other types of foreign genetic material. It consists of two components: a molecular scalpel -- Cas9 -- that cuts DNA efficiently but is muzzled in its native state and an RNA guide complex that unlocks the scalpel when a matching genetic sequence, defining the exact spot to cut, is found. These RNA guides are produced from clustered regularly interspaced short palindromic repeats or CRISPR arrays, which contain remnants of the genomes of past viral infections. By arming the Cas9 nuclease to target and inactivate these viruses, the CRISPR/Cas9 system provides an adaptive immune defense for the bacterial cells.

Scientists can reprogram the CRISPR/Cas9 system with artificial guide RNAs to cleave sequences within mammalian genomes and enable the surgical insertion of new fragments of genetic information into cells. A simple and efficient way of editing the genome, CRISPR/Cas9 is revolutionizing biomedical research by making it far easier to inactivate or activate genes in a cell line for study. It also simplifies creation of animal disease models that can be used to study human ailments. Work that used to take months or years to perform can now be done in weeks.

Despite the power of the CRISPR/Cas9 system, it isn't perfect. There are times when the RNA guide used to maneuver the cleaving enzyme into the right position within the genome also targets the enzyme to other sequences that are similar but not identical. These mismatched sites, which can occur as many as 100 times across the 6 billion nucleotides that make up the human genome, can sometimes be cleaved, causing unintended damage.

"Though not all of these 100 sites might cleave, if you're altering millions of cells, like you would in many potential clinical applications, chances are you'll have some with breaks and new insertions at places that weren't intended. This can result in local mutagenesis or genomic re-arrangements that could potentially cause problems, such as cancer," said Dr. Wolfe.

Zinc-finger domains are proteins that can be engineered to bind to specific regions of the genome. By combining the DNA-binding zinc-finger domains with the efficient cleaving mechanism and RNA guide of the CRISPR/Cas9 system, Wolfe and colleagues have created a new system that is both efficient and more accurate. In the current study, his team has shown that off-target cleavage events associated with the targeting of two different genomic locations dropped below detectable levels when CRISPR/Cas9 is combined with a zinc-finger DNA binding domain. At a third target site, the number of off-target cleavage events dropped by 10 fold.

"What we have is like a GPS for CRISPR/Cas9," said Wolfe. "By combing the DNA-binding domain with CRISPR/Cas9, we have created an exciting new technological platform that minimizes the potential risks for patients in need of gene therapy based treatments that could be addressed using artificial nucleases."

Working with Peter E. Newburger, MD, professor of pediatrics and molecular, cell & cancer biology, and Erik J. Sontheimer, PhD, professor of molecular medicine, Wolfe and his team are developing this modified Cas9 system to directly repair ex vivo disease-causing mutations in the hematopoietic stem cells from patients with chronic granulomatous disease. The ultimate goal would be to reintroduce the corrected cells to patients to restore their immune function. Wolfe is also working with Jeremy Luban, MD, the David J. Freelander Professor in AIDS Research and professor of molecular medicine, and a team of colleagues at UMass Medical School to develop these nucleases to efficiently and precisely excise latent HIV virus out of an infected cell.


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Une nouvelle technologie cas9/CRISPR développé par des scientifiques de l'Université du Massachusetts Medical School est suffisamment précise pour chirurgicalement modifier l'ADN à presque toutes les localisations génomiques, tout en évitant les changements hors-cible potentiellement nocifs généralement vus dans les techniques de montage de gènes CRISPR standard. En associant le système cas9/CRISPR avec un domaine de liaison à l'ADN programmable (CRISPR / cas9-Pdbd), les chercheurs ont créé une étape de relecture supplémentaire qui améliore la précision du système d'édition des gènes et ouvre la porte à des applications cliniques et génétiques potentiels thérapeutiques.

"Alors que les systèmes standards CRISPR/cas9 sont utiles pour couper dans le génome avec un ARN en guide unique in vitro, cette technique est optimale pour la plupart des applications de thérapie génique impliquant le montage d'une grande population de cellules où minimiser les dommages collatéraux au génome est critique ", a déclaré Scot Wolfe, PhD, professeur agrégé de moléculaire, cellulaire et biologie du cancer à UMass Medical School. "Donc, nous avons ajouté une étape de relecture supplémentaire pour le système. En fusionnant un domaine à doigt de zinc en liaison à l'ADN du système CRISPR / cas9, il vérifie maintenant une caractéristique génétique supplémentaire dans son site cible prévu avant qu'il coupe le génome. Nous déjà montré que cela améliore considérablement la précision du système de CRISPR / cas9 de près de 100 fois ".

L'étude a été publiée dans Nature Methods. Les chercheurs UMMS développent déjà cette plate-forme à la nuclease pour exciser le provirus latent VIH à partir du génome des cellules infectées et peut corriger la mutation génétique qui conduit à la maladie granulomateuse chronique, une maladie héréditaire qui rend les cellules immunitaires incapables de former des composés réactifs nécessaires pour tuer certaines des agents pathogènes bactériens et fongiques.

Le système CRISPR/cas9 est un système immunitaire adaptatif utilisé par les bactéries pour se défendre contre un bacteriophage et d'autres types de matériel génétique étranger. Il se compose de deux volets: un scalpel moléculaire - cas9 - qui coupe l'ADN de manière efficace, mais est muselée dans son état natif et un complexe de guidage d'ARN qui déverrouille le scalpel quand une séquence génétique correspondant, définit où l'endroit exact pour couper se trouve. Ces guides d'ARN sont produits à partir répétitions palindromiques courtes groupés régulièrement espacées ou des tableaux CRISPR, qui contiennent des restes des génomes d'infections virales passées. En armant la nuclease cas9 pour cibler et inactiver ces virus, le système / cas9 CRISPR fournit une défense immunitaire adaptatif pour les cellules bactériennes.

Les scientifiques peuvent reprogrammer le système CRISPR/cas9 avec des guides artificielles arn pour cliver des séquences dans les génomes de mammifères et de permettre l'insertion chirurgicale de nouveaux fragments de l'information génétique dans les cellules. Un moyen simple et efficace de la modification du génome, CRISPR / cas9 est en train de révolutionner la recherche biomédicale en le rendant beaucoup plus facile pour inactiver ou activer des gènes dans une lignée de cellules pour l'étude. Il simplifie également la création de modèles de maladies animales qui peuvent être utilisées pour étudier les maladies humaines. Un travail qui permet de prendre des mois ou des années pour effectuer peut maintenant être fait en quelques semaines.

En dépit de sa puissance du système de CRISPR/cas9, il est pas parfait. Il arrive parfois que le guide de l'ARN utilisé pour manœuvrer l'enzyme de clivage dans la bonne position dans le génome de l'enzyme cible également d'autres séquences qui sont similaires mais non identiques. Ces sites ne correspondent pas, ce qui peut se produire jusqu'à 100 fois sur les 6 milliards de nucléotides qui composent le génome humain, et peuvent parfois être clivés, causant des dommages involontaires.

"Bien que ce ne soit pas la totalité de ces 100 sites qui pourraient être clivés, si vous travaillez sur des millions de cellules, comme vous le feriez dans de nombreuses applications cliniques potentielles, les chances sont que vous en aurez certains avec des coupures et de nouvelles insertions à des endroits qui ne sont pas destinés à cela. Celà peut entraîner dans la mutagenèse locale des réarrangements génomiques qui pourraient causer des problèmes, tels que le cancer ", a déclaré le Dr Wolfe.

Les domaines à doigt de zinc sont des protéines qui peuvent être conçus pour se lier à des régions spécifiques du génome. En combinant les domaines en doigt de zinc se liant à l'ADN avec le mécanisme de clivage et de l'ARN guidage efficace du système cas9/CRISPR, Wolfe et ses collègues ont créé un nouveau système qui est à la fois efficace et plus précis. Dans l'étude actuelle, son équipe a montré que les événements hors-cible du clivage associés avec le ciblage des deux sites génomiques différents ont chuté en dessous des niveaux détectables quand CRISPR/cas9 est combiné avec un domaine de liaison de doigt de zinc à l'ADN. Avec un troisième site cible, le nombre d'événements de clivage hors-cible a chuté de 10 fois.

"Ce que nous avons est comme un GPS pour CRISPR / cas9", a déclaré Wolfe. "En combinant le domaine de liaison à l'ADN avec CRISPR / cas9, nous avons créé une nouvelle plateforme technologique passionnante qui minimise les risques potentiels pour les patients qui ont besoin de traitements à base de thérapie génique qui pourraient être abordés à l'aide de nucléases artificielles."

Travaillant avec Peter E. Newburger, MD, professeur de pédiatrie et moléculaire, cellulaire et le cancer de la biologie, et Erik J. Sontheimer, PhD, professeur de médecine moléculaire, Wolfe et son équipe a mis au point ce système cas9 modifié pour réparer directement ex vivo pour les maladies provoquant des mutations dans les cellules souches hématopoïétiques de patients présentant une maladie granulomateuse chronique. Le but ultime serait de réintroduire les cellules corrigées aux patients pour restaurer leur fonction immunitaire. Wolfe travaille également avec Jeremy Luban, MD, professeur David J. Freelander à la recherche et professeur de médecine moléculaire du sida, et une équipe de collègues de UMass Medical School pour développer ces nucléases à façon efficace sur le virus VIH latent précisément sur une cellule infectée.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Mar 17 Nov 2015 - 22:51




Il y a encore quelques années, modifier le génome était un travail long, complexe et coûteux. Mais depuis trois ans, un nouvel outil d’une puissance et d’une précision sans précédent, baptisé CRISPR-CAS9, est en train de révolutionner la génomique. Il utilise un fragment d’ARN capable de guider le gène à insérer vers le site de l’ADN cible, et une enzyme nommée Cas9 coupe ce dernier pour y insérer le nouveau code souhaité.

Mais la rupture fondamentale que représente ce nouvel outil est ailleurs car, non content d’être bien plus rapide et précis que toutes les autres méthodes employées jusqu’alors, CRISPR-CAS9 possède également un champ d’application bien plus vaste qui va permettre aux scientifiques d’intervenir sur le génome de multiples espèces animales ou végétales, y compris l’espèce humaine…

C’est en 1987 que le scientifique japonais Atsuo Nakata (Université d’Osaka), découvre d’étranges séquences d’ADN répétitives dans le génome de bactéries Escherichia coli. Dans certaines parties de ces séquences, les quatre lettres constitutives de l’ADN – adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T) – forment des suites immédiatement suivies des mêmes suites en sens inverse : elles peuvent donc être lues dans les deux sens, comme dans les palindromes. En 2002, la communauté scientifique baptise ce type de séquences du nom de CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats).

En 2005, d’autres recherches montrent que les morceaux d’ADN intercalés entre ces palindromes sont souvent des morceaux d’ADN de virus capables d’infecter les bactéries (bactériophages) et en 2007, des chercheurs de l’entreprise agroalimentaire danoise Danisco découvrent que certaines des bactéries qu’ils utilisent pour fabriquer des yaourts et des fromages survivent mieux aux infections virales lorsqu’elles possèdent des séquences CRISPR. Ces travaux montrent que ces bactéries sont capables de mémoriser dans leurs séquences CRISPR, l’ADN des virus les ayant préalablement infectés, ce qui leur permet de reconnaître immédiatement ces virus et de les éliminer quand elles les rencontrent à nouveau.

La suite est plus connue : un tandem constitué de deux chercheuses remarquables, l’Américaine Jennifer Doudna de l’Université californienne Berkeley, et la microbiologiste française Emmanuelle Charpentier qui travaille alors à l’Université suédoise d’Umeå ont réussi à comprendre les mécanismes à l’œuvre chez ces bactéries. Elles ont notamment découvert que les ADN viraux des séquences CRISPR sont dupliqués en plus petites molécules nommées ARN qui s’arriment à une enzyme nommée Cas9.

Ces chercheuses ont également montré que, lorsqu’un ARN bactérien rencontre un virus à l’ADN correspondant, il s’apparie à cet ADN, ce qui permet enfin à l’enzyme CAS9 d’éliminer ce virus en découpant les deux brins de son ADN.

S’appuyant sur ces découvertes fondamentales, ces scientifiques ont montré en 2012 que ce couple CRISPR-CAS9 permettait de couper une séquence spécifique d’ADN afin de la remplacer par une autre. Plus récemment, des modifications de Cas9 ont rendu possible l’inactivation ou l’activation de gènes spécifiques (Voir Science) et ce binôme CRISP-CAS9 a été désigné « découverte de l’année en 2013 par la prestigieuse revue « Sciences ».

Au cours de ces trois dernières années, de multiples recherches à travers le monde ont montré que l’outil CRISP-CAS9 pouvait modifier des gènes d’organismes très variés : bactéries, levures, riz, mouches, nématodes, poissons-zèbres, rongeurs, etc. En outre, cette méthode initiale a encore été améliorée récemment de manière à ce que l’enzyme Cas9 ne coupe pas le gène cible, mais stimule son expression, l’inhibe ou y substitue un autre gène.

En mars 2014, des chercheurs du MIT ont utilisé CRISPR-Cas9 pour corriger une maladie génétique incurable du foie : la « tyrosinémie » causée par une mutation génétique sur un gène nécessaire pour dégrader l’acide aminé nommé tyrosine. Résultat : chez des souris souffrant de cette pathologie, CRISPR-Cas9 a réussi à remplacer le gène déficient par sa forme saine dans environ 0,5 % des cellules du foie (hépatocytes). Au bout d’un mois, ces cellules redevenues saines avaient proliféré : elles représentaient un tiers de tous les hépatocytes… de quoi permettre aux souris de survivre sans le traitement de référence !

À l’été 2014, c’est à une autre maladie génétique incurable que s’attaquent les chercheurs : la « myopathie de Duchenne », une dégénérescence musculaire due à des mutations sur le gène codant pour la protéine indispensable au bon fonctionnement des fibres musculaires. À l’Université du Texas, des chercheurs parviennent à corriger cette mutation dans des embryons de souris, puis les réimplantent dans des mères porteuses. Neuf mois après leur naissance, parmi ceux chez lesquels la correction avait touché au moins 40 % des cellules, les muscles étaient parfaitement normaux !

Mais la puissance de l’outil commence à susciter des inquiétudes. En avril 2015, une équipe chinoise de l’Université Sun-Yat-sen de Canton s’est en effet servie de CRISPR-Cas9 pour tenter de modifier le génome d’un embryon humain. Certes, il s’agissait pour ces chercheurs de prévenir le développement d’une maladie génétique, la beta-thalassémie, en modifiant le génome d’un embryon humain. Reste que cette technique modifie également celui de ses cellules sexuelles et par conséquent, toute sa descendance potentielle.

Enfin, l’application au génome humain pourrait s’avérer plus simple encore que prévu. En effet, une équipe du MIT, dirigée par Feng Zhang a découvert un nouveau système de CRISPR basé non plus sur l’enzyme Cas9, mais sur une autre molécule, le Cpf1, beaucoup plus précis et plus adapté à l’usage sur les mammifères complexes (Voir Nature).

Mais pour s’en tenir uniquement au couple CRISPR-CAS9, il offre déjà un immense champ de recherche et d’action thérapeutique qui couvre tous les domaines de la biologie et de l’agronomie. L’année dernière par exemple, une équipe américaine du MIT à Boston a réussi, en utilisant un vecteur viral qui a transporté le gène de l’enzyme CAS9 et son ARN, à réduire de moitié en une semaine le taux de cholestérol chez des souris. Il y a quelques mois, une autre équipe américaine de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, a réussi pour sa part à corriger, dans les cellules souches de sang, la mutation génétique responsable de l’anémie falciforme.

En agronomie, les perspectives d’utilisation de CRISPR-CAS9 sont tout aussi impressionnantes. L’année dernière, une équipe chinoise de l’Académie des sciences de Pékin a ainsi réussi à produire un blé tendre mutant qui résiste à un champignon parasite. Pour parvenir à ce résultat les chercheurs ont inactivé un gène de susceptibilité à ce champignon. Dans ce cas précis, ce résultat été obtenu en couplant CRISPR avec un autre ciseau moléculaire, TALEN. En fait, cette nouvelle panoplie d’outils génétiques ouvre des perspectives presque illimitées de recherche et d’intervention dans l’ensemble des sciences de la vie. Ces nouveaux outils vont notamment révolutionner à moyen terme l’agronomie et l’agriculture car ils permettent de réaliser des modifications génétiques ciblées en ayant uniquement recours à la séquence d’ADN souhaité et sans être obligé d’insérer des gènes étrangers. Les nouvelles plantes ainsi obtenues ne pourront plus être qualifiées de transgéniques puisqu’elles ne seront plus porteuses dans leur génome d’une séquence d’ADN étrangère à leur espèce. Dans le domaine animal, ces outils ouvrent la voie à une correction des maladies génétiques et une modification « à la carte » des cellules, tissus et organismes.

Mais alors que CRISPR-CAS9 se révèle être un nouvel outil extraordinaire dans les domaines de la Recherche et de l’intervention génétique et génomique, plusieurs découvertes fondamentales récentes sont venues bouleverser la conception que les scientifiques se faisaient jusqu’à présent de notre génome.

En août dernier, une équipe de généticiens suisses de l’Université de Genève (UNIGE), de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et de l’Université de Lausanne (UNIL) a découvert que les variations génétiques sont en mesure d’affecter l’état du génome à de nombreux endroits, apparemment séparés, et de moduler l’activité des gènes un peu comme le ferait un chef d’orchestre coordonnant les instrumentistes pour qu’ils jouent en harmonie.

Au cœur de ce mécanisme subtil et global, la chromatine semble jouer un rôle essentiel. Découverte il y a plus d’un siècle, la chromatine, dont la structure moléculaire fine n’a été comprise qu’en 1997, est un ensemble de protéines et d’ADN qui « empactent » le génome dans une cellule. Comme l’ADN doit être décompacté pour pouvoir s’exprimer, cette chromatine reconfigure l’ADN de telle sorte qu’il puisse être « lu » par un groupe de protéines appelé facteurs de transcription, qui activent ou répriment l’expression des gènes.

La séquence d’ADN varie toutefois d’un individu à l’autre, entraînant ainsi une variation moléculaire entre les états de la chromatine des individus. Cela finit par causer des variations dans la manière dont les humains répondent à l’environnement. Comprendre les processus génétiques et moléculaires régissant la variabilité de la chromatine est l’un des défis les plus importants dans le domaine des sciences de la vie qui permettrait de découvrir comment les variations génétiques prédisposent les individus à certaines maladies comme le cancer, le diabète ou les maladies auto-immunes.

Ces travaux de pointe confirment que le génome est bien davantage qu’un ensemble linéaire d’éléments qui interagissent par paires ; il s’organise de manière complexe et en réseaux. Dans ce système, lorsqu’un élément ne remplit pas correctement sa tâche, c’est l’ensemble du génome qui s’en trouve perturbé. « Nous sommes en train de découvrir des règles biologiques de base sur le fonctionnement du génome et la manière dont les séquences régulatrices agissent ensemble pour impacter l’expression d’un gène, » précise le professeur Alexandre Reymond de l’Université de Lausanne.

Faisant écho à cette découverte, il y a quelques jours, une équipe américaine regroupant plusieurs universités et centres de recherche (Stanford, MIT, Université Rice et Baylor College de Houston), étudiant la structure tridimensionnelle de la chromatine dans le noyau cellulaire, a réussi, pour la première fois, à provoquer des réorganisations de cette structure grâce à la modification d’un très petit nombre de paires de bases d’ADN. En manipulant ces petites séquences d’ADN qui guident la structure spatiale du génome, ces chercheurs ont confirmé le rôle-clé de la chromatine dans le noyau cellulaire (Voir PNAS et phys.org). Ces scientifiques ont en outre développé un modèle mathématique qui permet de prévoir l’organisation et l’évolution du déploiement du génome humain.

Il faut également souligner qu’en septembre dernier, la revue scientifique Nature a publié une exceptionnelle série d’articles relatant les résultats du programme Encode : Encyclopedia of DNA Elements. Cette publication représente une quantité phénoménale d’informations – l’équivalent de 3 000 DVD – sur le génome humain considéré comme un ensemble global et cohérent. Lancé depuis 12 ans, ce programme pharaonique est mis en œuvre grâce à une coopération scientifique internationale qui regroupe plus de 400 scientifiques sous la direction des principales universités américaines.

Encode vise clairement à dépasser le programme historique de séquençage du génome humain qui s’est achevé il y a 15 ans. Jusqu’à la fin du siècle dernier, la plupart des biologistes pensaient, en effet, qu’il suffirait d’analyser de manière exhaustive les séquences de l’ADN  pour déchiffrer cette supposée information génétique. Mais force est de constater que les espoirs de ces scientifiques ont été largement déçus car la simple connaissance de cette information génétique, certes très précieuse, ne suffit pas, loin s’en faut, à comprendre la logique profonde du vivant et à provoquer la révolution thérapeutique que la médecine attendait pour pouvoir enfin traiter les nombreuses maladies génétiques.

Avec la publication récente de cette moisson impressionnante de données génétiques, les scientifiques sont à présent convaincus qu’étudier l’ADN en tant que tel n’a pas de sens. Dans les organismes vivants, l’ADN d’une cellule est toujours en interaction avec une multitude d’autres protéines dans une structure nommée chromatine. Or, il s’avère que ces interactions jouent un rôle absolument capital car elles décident si certaines protéines doivent être fabriquées ou pas.

Le programme Encode vise précisément à étudier avec un niveau de précision extrême ces interactions en nombre phénoménal. Cela suppose l’identification et le classement, à l’échelle du génome entier, de toutes les séquences de l’ADN et de toutes les protéines interagissant ensemble dans une cellule, de manière à activer certains gènes. Avec Encode, c’est bien une nouvelle vision du vivant qui émerge : la cellule peut être comparée à une mélodie harmonieuse et spécifique qui, pour être correctement exécutée, doit mettre en relation au bon endroit et au bon moment une partition correcte – l’ADN – et une multitude d’exécutants, dont le rôle est crucial puisqu’il leur revient d’interpréter et de traduire en musique mélodieuse cette partition génétique initiale.

Certes, les biologistes savaient déjà que nombreuses séquences d’ADN sont transcrites en ARN (acide ribonucléique), mais que ce processus est loin de toujours entraîner la production de protéines par la cellule. Encode montre que ce phénomène, loin d’être exceptionnel est très largement répandu dans la cellule, ce qui conforte sérieusement l’hypothèse selon laquelle les ARN possèdent des fonctions de régulation très importantes dans le fonctionnement du génome.

Ce changement de perspective théorique est considérable et nous oblige à rompre définitivement avec la représentation d’un niveau génétique qui serait « fondamental » et commanderait l’ensemble des mécanismes biologiques. Il semble au contraire que le vivant obéisse à un ensemble de mécanismes subtils, intriqués et circulaires dans lequel sont à l’œuvre d’extraordinaires processus d’action des parties sur le tout mais aussi du tout sur les parties.

L’ensemble de ces découvertes et avancées récentes ouvre un nouveau cadre théorique qui n’est pas sans rappeler celui de la physique quantique. Dans ce cadre conceptuel, processus et phénomènes aléatoires complètent et enrichissent considérablement des mécanismes déterministes, à commencer par le fameux « programme génétique ». La dimension épigénétique portant sur l’ensemble des modifications et changements provoqués par nos expériences personnelles, notre éducation, notre environnement social et culturel, devient centrale. L’un des exemples les plus remarquables de cette dimension épigénétique fondamentale est le processus de méthylation par lequel l’expression de notre ADN peut être profondément et définitivement modifiée par des facteurs environnementaux, une modification de notre mode de vie par exemple.

Cette nouvelle approche du génome conforte une nouvelle conception de l’homme dans laquelle l’individu se construit tout au long de sa vie, dans une myriade d’interactions avec le monde, et n’est jamais achevé, ni jamais réduit à l’une de ses dimensions constitutives, qu’elle soit biologique, psychique, sociale ou culturelle. Cette nouvelle vision de l’homme et du vivant rend caduque et artificielle l’opposition si longtemps érigée en dogme entre gènes et organisme, corps et esprit, inné et acquis.

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Initialement publié sur RTflash, cet article est reproduit sur Übergizmo France avec l’aimable autorisation de René TRÉGOUËT, Sénateur Honoraire et fondateur du Groupe de Prospective du Sénat de la République Française.

En savoir plus sur http://fr.ubergizmo.com/2015/11/09/reprogrammer-adn-genome.html#6hzCtfePyre5jfMm.99

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MessageSujet: x   Mer 28 Oct 2015 - 18:22

In a novel use of the CRISPR/Cas9 system, which can be deployed to switch genes off, researchers from Germany, the UK and Spain have developed a multiplexed screening approach to study and model cancer development in mice. The scientists mutated genes in the adult mouse liver uncovering their cancer-causing roles and determining which combinations of genes cooperate to cause liver cancer.

The approach is rapid, highly flexible, efficient and scalable, allowing the team to study many genes simultaneously or to examine large regions of the genome. By engineering mutations directly in adult mice and thus bypassing the need to create transgenic animals, the method can more rapidly deliver results and, in some instances, more closely mimic the biological processes operating in human cancers.

Cancer is a disease of DNA, in which hundreds or thousands of mutations develop in a cancer cell, confounding DNA-sequencing efforts to distinguish the cancer-driving mutations from the 'passenger' mutations that are side-effects of cancer development. In addition, many cancer genes are difficult to discover by sequencing, for example, because they are not mutated, but dysregulated by other means in cancer. Another major challenge is to determine the function of mutated genes in normal cells and understand how their mutation causes cancer.

CRISPR/Cas9 is a method that enables researchers to target mutations to any position in the genome, switching off one gene or several genes. The application of this technology in model organisms is however still in its infancy. In this study, the team used CRISPR/Cas9 to cause mutations in liver cells of adult mice in order to trigger liver cancer development. With approximately 800,000 new cases per year, liver cancer is the sixth most-prevalent cancer in the world.

"We reasoned that, by targeting mutations directly to adult liver cells using CRISPR/Cas9, we could better study and understand the biology of this important cancer," says, Dr Mathias Friedrich, an author on the paper from the Wellcome Trust Sanger Institute. "Other approaches to engineer mutations in mice, such as stem cell manipulation, are limited by the laborious process, the long time frames and large numbers of animals needed. And, our method better mimics important aspects of human cancer biology than many "classic" mouse models: as in most human cancers, the mutations occur in the adult and only affect few cells."

The team of researchers developed a list of up to eighteen genes with known or unknown evidence for their importance in two forms of liver cancer. They introduced CRISPR/Cas9 molecules targeting various combinations of these genes into mice. The mice developed liver or bile duct cancer within a few months.

"Our approach enables us to simultaneously target multiple putative genes in individual cells," says Professor Roland Rad, project leader at the Technical University of Munich and the German Cancer Research Center Heidelberg. "We can now rapidly and efficiently screen which genes are cancer-causing and which ones are not. And, we can study how genes work together to cause cancers -- a crucial piece of the puzzle we must solve to understand and tackle the disease."

This approach confirmed that a set of proteins called ARID, which influence the organisation of chromosomes, are important for liver cancer development. Mutations in a second protein, TET2, were found to be causative in bile duct cancer: although TET2 has not been found to be mutated in human biliary cancers, the proteins that it interacts with have been, showing that the CRISPR/Cas9 method can identify human cancer genes that are not mutated, but whose function is disturbed by other events.

"The new tools of targeting genes in combination and inducing insertions or deletions in chromosomes change our ability to identify new cancer-causing genes and to understand their role in cancer," says Professor Allan Bradley, Senior group leader and Director Emeritus from the Sanger Institute . "Our results show that this approach is feasible and productive in liver cancer; we will now continue to study our new findings and try to extend the approach to other cancer types."

The team's CRISPR/Cas9 approach is also promising for the biological exploitation of genomic deserts -- regions of the human genome that appear to be bereft of genes. Recent studies, such as the ENCODE Project, suggest that deserts can be populated, if not by genes, then by regulatory DNA regions that influence the activity of genes.

"Liver cancer has many DNA alterations in regions lacking genes: we don't know which of these might be important for the disease," explains Roland Rad. "We could show that it is now possible to delete such regions to systematically determine their role in liver cancer development. "

The team's new approach will allow them to study the importance of other deserts by removing them using CRISPR/Cas9 and studying the consequences for cell, tissue and animal biology.

...


Dans une nouvelle utilisation du système / cas9 CRISPR, qui peut être déployé pour passer hors gènes, les chercheurs de l'Allemagne, du Royaume-Uni et de l'Espagne ont développé une approche de dépistage multiplexé pour étudier et le développement du cancer de modèle chez la souris. Les scientifiques ont fait muter des gènes dans le foie de souris adultes découvrant leurs rôles cancérigènes et déterminant ainsi quelles combinaisons de gènes coopèrent pour causer le cancer du foie.

L'approche est rapide, très flexible, efficace et évolutive, permettant à l'équipe d'étudier de nombreux gènes simultanément ou d'examiner les grandes régions du génome. En faisant de l'ingénierie de mutations directement dans des souris adultes et en contournant ainsi la nécessité de créer des animaux transgéniques, le procédé peut produire des résultats plus rapidement et, dans certains cas, imiter plus étroitement les processus biologiques présent dans les cancers humains.

Le cancer est une maladie de l'ADN, dans lesquelles des centaines ou des milliers de mutations se développent dans une cellule cancéreuse, confondant les efforts de séquencage de l'ADN pour distinguer les mutations cancéreuses qui entraînent des mutations ( les drivers ) de celles qui sont "en passager" qui sont des effets secondaires sur le développement du cancer. En outre, de nombreux gènes du cancer sont difficiles à découvrir par séquençage, par exemple, parce qu'ils ne sont pas mutés, mais dérégulés par d'autres moyens dans le cancer. Un autre défi majeur est de déterminer la fonction des gènes mutés dans les cellules normales et de comprendre comment leur mutation provoque le cancer.

CRISPR / cas9 est une méthode qui permet aux chercheurs de cibler des mutations à un poste dans le génome, éteindre un gène ou de plusieurs gènes. L'application de cette technologie dans des organismes modèles est toutefois encore à ses balbutiements. Dans cette étude, l'équipe a utilisé CRISPR / cas9 pour provoquer des mutations dans les cellules du foie de souris adultes afin de déclencher le développement du cancer du foie. Avec environ 800 000 nouveaux cas par an, le cancer du est le sixième cancer le plus répandu dans le monde.

"Nous avons pensé que, en ciblant les mutations directement aux cellules du foie adultes utilisant CRISPR / cas9, nous avons pu mieux étudier et comprendre la biologie de ce cancer important", a dit le Dr Mathias Friedrich, un auteur sur le papier du Wellcome Trust Sanger Institute. "D'autres approches à l'ingénieur des mutations chez la souris, telles que la manipulation de cellules souches, sont limités par le processus laborieux, les longs délais et un grand nombre d'animaux nécessaires. Et, notre méthode imite mieux les aspects importants de la biologie du cancer de l'homme que de nombreuses méthodes plus classique avec des modèles de souris: comme dans la plupart des cancers humains, les mutations se produisent chez l'adulte et ne touchent que quelques cellules ".

L'équipe de chercheurs a élaboré une liste de jusqu'à dix-huit gènes avec des preuves connue ou inconnue pour leur importance dans deux formes de cancer du foie. Ils ont présenté les molécules CRISPR / cas9 ciblant diverses combinaisons de ces gènes dans les souris. Les souris ont développé le cancer du foie ou un cancer des canaux biliaires en quelques mois.

«Notre approche nous permet de cibler simultanément plusieurs gènes putatifs dans des cellules individuelles," dit le professeur Roland Rad, chef de projet à l'Université technique de Munich et l'allemand sur le cancer Centre de recherche Heidelberg. "Nous pouvons maintenant rapidement et efficacement sélectionnons quels gènes sont ceux qui causent le cancer et ceux qui ne le causent pas et, nous pouvons étudier comment les gènes travaillent ensemble pour provoquer des cancers -. Une pièce cruciale du puzzle que nous devons résoudre pour comprendre et arrêter la maladie. "

Cette approche a confirmé que d'un ensemble de protéines appelées ARID, qui influe sur l'organisation des chromosomes, sont importants pour le développement du cancer du foie. Des mutations dans une seconde protéine, TET2, ont été trouvés pour être causale dans cancer des voies biliaires: bien que TET2 n'a pas été trouvé pour être mutée dans les cancers des voies biliaires humaines, les protéines avec lesquelles elle interagit l'ont été, montrant que la méthode CRISPR / cas9 peut identifier les gènes humains de cancer qui ne sont pas muté, mais dont la fonction est perturbée par d'autres événements.

"Les nouveaux outils de ciblage des gènes en combinaison et en induisant des insertions ou délétions dans les chromosomes changent notre capacité à identifier de nouveaux gènes causant le cancer et de comprendre leur rôle dans le cancer», explique le professeur Allan Bradley, chef de groupe principal et directeur émérite de l'Institut Sanger . "Nos résultats montrent que cette approche est faisable et productif dans le cancer du foie; nous allons maintenant continuer à étudier nos nouvelles découvertes et d'essayer d'étendre l'approche à d'autres types de cancer."

L'approche CRISPR / cas9 de l'équipe est également prometteuse pour l'exploitation biologique des déserts génomiques - les régions du génome humain qui semblent être dépourvus de gènes. Des études récentes, telles que le projet ENCODE, suggèrent que les déserts peuvent être remplis, sinon par des gènes, mais du moins par les régions régulatrices d'Adn qui influencent l'activité des gènes.

"Le cancer du foie a de nombreuses altérations de l'ADN dans les régions dépourvues de gènes: nous ne savons pas lequel de ces pourrait être important pour la maladie», explique Roland Rad. "Nous avons pu montrer qu'il est désormais possible de supprimer ces régions pour déterminer systématiquement leur rôle dans le développement du cancer du foie."

La nouvelle approche de l'équipe va leur permettre d'étudier l'importance des autres déserts en les retirant par utilisant CRISPR / cas9 et d'étudier les conséquences pour les cellules, les tissus et la biologie animale.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Sam 29 Aoû 2015 - 15:55

Researchers from North Carolina State University and the University of North Carolina at Chapel Hill have for the first time created and used a nanoscale vehicle made of DNA to deliver a CRISPR-Cas9 gene-editing tool into cells in both cell culture and an animal model.

The CRISPR-Cas system, which is found in bacteria and archaea, protects bacteria from invaders such as viruses. It does this by creating small strands of RNA called CRISPR RNAs, which match DNA sequences specific to a given invader. When those CRISPR RNAs find a match, they unleash Cas9 proteins that cut the DNA. In recent years, the CRISPR-Cas system has garnered a great deal of attention in the research community for its potential use as a gene editing tool -- with the CRISPR RNA identifying the targeted portion of the relevant DNA, and the Cas protein cleaving it.

But for Cas9 to do its work, it must first find its way into the cell. This work focused on demonstrating the potential of a new vehicle for directly introducing the CRISPR-Cas9 complex -- the entire gene-editing tool -- into a cell.

"Traditionally, researchers deliver DNA into a targeted cell to make the CRISPR RNA and Cas9 inside the cell itself -- but that limits control over its dosage," says Chase Beisel, co-senior author of the paper and an assistant professor in the department of chemical and biomolecular engineering at NC State. "By directly delivering the Cas9 protein itself, instead of turning the cell into a Cas9 factory, we can ensure that the cell receives the active editing system and can reduce problems with unintended editing."

"Our delivery mechanism resembles a ball of yarn, or clew, so we call it a nanoclew," says Zhen Gu, co-senior author of the paper and an assistant professor in the joint biomedical engineering program at NC State and UNC-CH. "Because the nanoclew is made of a DNA-based material, it is highly biocompatible. It also self-assembles, which makes it easy to customize."

The nanoclews are made of a single, tightly-wound strand of DNA. The DNA is engineered to partially complement the relevant CRISPR RNA it will carry, allowing the CRISPR-Cas9 complex -- a CRISPR RNA bound to a Cas9 protein -- to loosely attach itself to the nanoclew. "Multiple CRISPR-Cas complexes can be attached to a single nanoclew," says Wujin Sun, lead author of the study and Ph.D. student in Gu's lab.

When the nanoclew comes into contact with a cell, the cell absorbs the nanoclew completely -- swallowing it and wrapping it in a protective sheath called an endosome. But the nanoclews are coated with a positively-charged polymer that breaks down the endosome, setting the nanoclew free inside the cell. The CRISPR-Cas9 complexes can then free themselves from the nanoclew to make their way to the nucleus. And once a CRISPR-Cas9 complex reaches the nucleus, gene editing begins.

To test the nanoclew CRISPR-Cas delivery system, the researchers treated cancer cell cultures and tumors in mice. The relevant cancer cells had been modified to express a fluorescent protein. In short, they glowed. The CRISPR RNAs on the nanoclews were designed to target the DNA in the cancer cell that was responsible for making the fluorescent proteins. If the glowing stopped, the nanoclews worked.

"And they did work. More than a third of cancer cells stopped expressing the fluorescent protein," Beisel says.

"This study is a proof of concept, and additional work needs to be done -- but it's very promising," Gu says.


---


Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont pour la première fois créé et utilisé un véhicule d'échelle nanométrique fait d'ADN pour fournir un outil d'édition de gène CRISPR-cas9 dans les cellules à la fois dans la culture cellulaire et un modèle animal.

Le système CRISPR-Cas, qui se trouve dans les bactéries, protège les bactéries contre les envahisseurs tels que les virus. Elle le fait en créant de petits brins d'ARN appelé ARN CRISPR, qui correspondent à des séquences d'ADN spécifiques à un envahisseur donné. Lorsque ces ARN CRISPR trouver un match, ils libèrent des protéines cas9 qui coupent l'ADN. Au cours des dernières années, le système CRISPR-Cas a suscité beaucoup d'attention dans le milieu de la recherche pour son utilisation potentielle comme un outil d'édition de gènes - avec l'ARN CRISPR identifiant la partie ciblée de l'ADN pertinente, et la protéine Cas la coupant .

Mais pour cas9 pour faire son travail, elle doit d'abord trouver son chemin dans la cellule. Ce travail a porté sur la démonstration du potentiel d'un nouveau véhicule pour introduire directement le complexe CRISPR-cas9 - l'outil d'édition de tout gène - dans une cellule.

«Traditionnellement, les chercheurs livrent l'ADN dans une cellule ciblée pour rendre l'ARN CRISPR et cas9 l'intérieur de la cellule elle-même -, mais cela limite le contrôle sur son dosage," dit Chase Beisel, co-auteur principal du papier et un professeur assistant dans le département de chimie et de génie biomoléculaire à NC State. «En fournissant directement la protéine cas9 elle-même, au lieu de tourner la cellule dans une usine cas9, nous pouvons veiller à ce que la cellule reçoive le système de montage actif et cela peut réduire les problèmes de l'édition involontaire."

"Parce que le nanoclew est faite d'un matériau à base d'ADN, il est hautement biocompatible. Il s'auto-assemble également, ce qui le rend facile à personnaliser."

Les nanoclews sont constitués d'un seul brin, étroitement enroulé de l'ADN. L'ADN est conçu pour compléter partiellement l'ARN CRISPR pertinente qu'il portera, permettant le complexe CRISPR-cas9 - un ARN CRISPR lié à une protéine cas9 - de se fixer de manière relâchée au nanoclew. "De multiples complexes CRISPR-CAS peuvent être attachés à un seul nanoclew," dit Wujin Sun, auteur principal de l'étude et un étudiant doctorant dans le laboratoire de Gu.

Lorsque le nanoclew vient en contact avec une cellule, la cellule absorbe complètement le nanoclew - l'avale et l'enveloppe dans une gaine de protection appelée un endosome. Mais les nanoclews sont revêtues d'un polymère chargé positivement qui décompose l'endosome, le nanoclew se retrouve libre à l'intérieur de la cellule. La complexes CRISPR-cas9 peut alors se libérer de l'nanoclew et faire son chemin vers le noyau. Et une fois un complexe CRISPR-cas9 atteint le noyau, l'édition du gène commence.

Pour tester le système de délivrance CRISPR-Cas nanoclew, les chercheurs ont traité les cultures et les tumeurs des cellules cancéreuses chez la souris. Les cellules cancéreuses appropriées ont été modifiées pour exprimer une protéine fluorescente. En bref, elles brillaient. Les ARN CRISPR sur les nanoclews ont été conçus pour cibler l'ADN dans la cellule cancéreuse qui était chargé de prendre les protéines fluorescentes. Si le luisant n'est plus là, le nanoclews a travaillé.

"Et ils ont fait le travail. Plus d'un tiers des cellules cancéreuses ont arrêté d'exprimé la protéine fluorescente," dit Beisel.

«Cette étude est une preuve de concept, et le travail supplémentaire doit être fait - mais c'est est très prometteur», dit Gu.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Mar 12 Mai 2015 - 9:01

Imagine having a complete catalog of the best drug targets to hit in a particularly deadly form of cancer. Imagine having a master catalog of such targets for all the major cancer types and subtypes. Scientists at Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) today publish in Nature Biotechnology a method of compiling just such a catalog, using the revolutionary gene-editing technology called CRISPR.

CRISPR enables biologists to manipulate the genetic material of cells with unprecedented precision and ease -- letter by DNA letter. CSHL Assistant Professor Chris Vakoc, M.D., Ph.D., and Junwei Shi, a Ph.D. student investigator in his lab, have figured out how to harness CRISPR's elegant power to the task that preoccupies their lab and so many others across the world: finding binding pockets inside cancer cells that when blocked prevent the cells from proliferating and cause them to die.

Several years ago Vakoc used the best available technologies to find one such binding pocket -- on an obscure protein called BRD4 -- that when blocked with an existing drug called JQ1 dealt a crippling blow to cells of acute myeloid leukemia (AML), an often fatal form of blood cancer. The drug is now in human clinical trials. "That experience got us thinking," explains Vakoc, "Is there a way we can look at hundreds or thousands of proteins at a time in a given cancer cell type -- proteins with druggable binding pockets -- and in a single experiment find more BRD4s?"

The short answer is yes. Their paper provides a proof of principle of the method they have devised. In leukemia cells, the CRISPR-based method surveyed about 200 potential targets and successfully identified the six targets already known and validated by pharmaceutical scientists, most of which are at the focus of existing drug development efforts; and found an additional 19 targets never before recognized. "This is just a single demonstration," says Vakoc. "More broadly, what we provide is a way to comprehensively identify specific vulnerabilities in cancer cells, across cancer types."

Fascinated with CRISPR, Ph.D. student Shi spent much of the last year devising a way to use it to rapidly and accurately identify the best leukemia drug targets. The concept is not difficult to explain. It begins with the notion that genes provide cells with the code to build proteins -- the molecules that do all the work in cells and support the tissues of our bodily organs.

Since completion of the full human genome sequence over a dozen years ago, scientists have been amassing databases that document or predict how specific stretches of DNA letters in the genome encode specific segments of proteins, called domains. Among the domains of greatest interest to drug developers are those that form pocket-like features on the surface of proteins that other molecules can fit into, as keys fit into locks. Drugs are keys that fit into binding-pocket locks, sometimes for the purpose of blocking access to the lock, and other times to initiate a cascade of signaling inside the cell.

"My lab is focused on finding a small number of these binding pockets -- ones whose function cancer cells are addicted to," Vakoc says. "There are a vast number of pockets encoded in our genome; and many of them are present in the proteins found in leukemia cells. We now have a test that will tell you whether a particular pocket matters to a given cancer cell. Which pockets, if you block or disable them, will really hurt a cancer cell? Which ones does the cell rely on to live and prosper?"

CRISPR is a wonderful tool of discovery, since it can be used to change the DNA letters that "spell out" particular binding pockets. If you want to know if a cancer cell depends upon a particular pocket, you mutate it -- change its DNA code, causing the pocket to take on an unnatural shape. You mimic the action of an effective drug targeting that particular pocket.

The technique worked precisely and powerfully in the leukemia cells used for demonstration purposes, reported in the paper published today. "If you change the pocket so the protein is no longer functional and you find the cancer can't survive, then you have a good shot at a useful drug target. We can't tell if any particular pocket will lead to a fully effective drug; but this is a way to annotate every critical pocket in cancer cells."

Vakoc's lab is starting with the kinds of binding pockets that drug makers like to target -- considered "druggable" for various technical reasons. "For entirely pragmatic reasons, our lab is prioritizing our search to the kinds of targets chemists like and are willing to design drugs against," Vakoc says. "We want to have an impact on cancers in the near-term. We want to provide pharmaceutical companies the kind of targets that they have extensive experience figuring out how to hit. And it all comes back to the question: can we identify specific things that cancer cells need--and then deprive them of those things. CRISPR should bring us to the end-game of finding all of the critical pockets of vulnerability in cancer."

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Imaginez avoir un catalogue complet des meilleures cibles de médicaments à frapper dans une forme particulièrement mortelle de cancer. Imaginez avoir un catalogue principal de ces objectifs pour tous les principaux types de cancers et des sous-types. Les scientifiques de Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) publient aujourd'hui dans Nature Biotechnology une méthode d'établissement d'un tel catalogue, en utilisant la technologie d'édition génique révolutionnaire appelée CRISPR.

CRISPR permet aux biologistes de manipuler le matériel génétique des cellules avec une précision et une facilité sans précédent - lettre par lettre de l'ADN. CSHL Professeur adjoint Chris Vakoc, MD, Ph.D., et Junwei Shi, un doctorat investigateur de l'étudiant dans son laboratoire, ont compris comment exploiter l'élégante énergie de CRISPR pour la tâche qui préoccupe leur laboratoire et tant d'autres à travers le monde: trouver poches de liaison à l'intérieur des cellules cancéreuses qui lorsques elles sont bloquées empêchent les cellules de proliférer et de provoquer la mort.

Il ya plusieurs années Vakoc a utilisé les meilleures technologies disponibles pour trouver une telle poche de liaison - sur une protéine obscur appelé Brd4 - qui lorsque elle est bloquée avec un médicament existant appelé JQ1 porte un coup fatal aux cellules de leucémie myéloïde aiguë (AML) , une forme de cancer du souvent mortelle. Le médicament est actuellement en essais cliniques humains. «Cette expérience nous a fait réfléchir», explique Vakoc, "Y at-il une manière avec laquelle nous pouvons regarder des centaines ou des milliers de protéines à la fois dans un type de cellule de cancer donné - des protéines avec des poches de liaison médicamentables - et en une seule expérience trouvons plus de BRD4s? "

La réponse courte est oui. Leur document fournit une preuve de principe de la méthode qu'ils ont imaginé. Dans les cellules de leucémie, la méthode basée sur l'interrogation de CRISPR- a analysé environ 200 cibles potentielles, trouvé les six cibles déjà connues et validées par des scientifiques pharmaceutiques, dont la plupart sont au centre des efforts de développement de médicaments existants; Mais ils ont trouvé aussi 19 cibles supplémentaires jamais reconnues. "Ceci est une démonstration simple" dit Vakoc. "Plus largement, ce que nous offrons est un moyen de déterminer de façon exhaustive des vulnérabilités spécifiques dans les cellules cancéreuses, dans tous les types de cancer."

Fasciné par CRISPR, Shi, un étudiant Ph.D. a passé beaucoup de l'année dernière à inventer une façon de l'utiliser pour identifier rapidement et avec précision les meilleures cibles pour des médicaments contre la leucémie. Le concept n'est pas difficile à expliquer. Il commence avec l'idée que les gènes fournissent aux cellules les codes pour construire des protéines - les molécules qui font tout le travail dans les cellules pour soutenir les tissus de nos organes corporels.

Depuis la fin de la séquence complète du génome humain il y a une douzaine d'années, les scientifiques ont été amasser des bases de données qui documentent ou de prédisent comment les étirements spécifiques de lettres de l'ADN dans les segments spécifiques du génome codent des protéines, appelées domaines. Parmi les domaines qui intéressent le plus les développeurs de médicaments il y a ceux qui forment un genre de poche caractéristique sur la surface de protéines à laquelle d'autres molécules peuvent venir s'adapter, comme des clés qui s'insèrent dans des serrures. Les médicaments sont des clés qui correspondent aux verrous des poches de liaison, parfois dans le but de bloquer l'accès à la serrure, et d'autres fois pour initier une cascade de signalisation dans la cellule.

"Mon laboratoire se concentre sur la recherche d'un petit nombre de ces poches de liaison - ceux dont la fonction des cellules cancéreuses sont accros" dit Vakoc. "Il ya un grand nombre de poches codées dans notre génome, et beaucoup d'entre elles sont présentes dans les protéines présentes dans les cellules leucémiques. Nous avons maintenant un test qui nous dira si par exemple à cette poche particulière peut correspondre à une celllule cancéreuse,.. si vous la bloquez ou la désactivez, va-t-elle correspondre à une cellule cancéreuse? Quelles sont celles sur les quelles la cellule repose pour vivre et de prospérer? "

CRISPR est un merveilleux outil de découverte, car il peut être utilisé pour changer les lettres d'ADN qui "épele" poches de liaison particulière. Si vous voulez savoir si une cellule de cancer dépend d'une poche particulièrer, vous mutez - changez son code ADN, provoquant la poche à prendre sur une forme non-naturelle. Vous imiter l'action d'un médicament efficace ciblant cette poche particulière.

La technique a travaillé avec précision et puissamment dans les cellules leucémiques utilisés à des fins de démonstration, a rapporté dans le document publié aujourd'hui. "Si vous modifiez la poche pour que la protéine ne soit plus fonctionnelle et vous trouverez que le cancer ne peut pas survivre, alors vous avez une cible de médicament utile. Nous ne pouvons pas dire si une poche particulière va conduire à une pleine efficacité du médicament, mais cela est une manière d'annoter toutes les poches essentiel dans les cellules cancéreuses ".

Le laboratoire de Vakoc commence avec les types de poches que les fabricants de médicaments aiment à cibler et considéré comme "médicamentable" pour diverses raisons techniques. "Pour des raisons entièrement pragmatiques, la priorité de notre laboratoire est la recherche sur les types de cibles que les chimistes aiment et pour lesquelles ils sont prêts à concevoir des médicaments", dit Vakoc. "Nous voulons avoir un impact sur les cancers dans le court terme, nous voulons fournir aux entreprises pharmaceutiques le genre de cibles dont ils ont une vaste expérience pour trouver comment les frapper et tout revient à la question:.. Nous pouvons identifier les choses spécifiques que les cellules cancéreuses ont besoin - et ensuite les priver de ces choses CRISPR devrait nous amener à la fin du jeu de trouver toutes les poches de vulnérabilité critiques dans le cancer.

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MessageSujet: Re: La technologie CRISPR/Cas9   Ven 13 Mar 2015 - 13:58

Melbourne researchers have developed a new genome editing technology that can target and kill blood cancer cells with high accuracy.

Using the technology, researchers from the Walter and Eliza Hall Institute were able to kill human lymphoma cells by locating and deleting an essential gene for cancer cell survival.

The research, published in the journal Cell Reports, provides a 'proof of concept' for using the technology as a direct treatment for human diseases arising from genetic 'errors'.

Dr Brandon Aubrey, Dr Gemma Kelly and Dr Marco Herold adapted the technology, called CRISPR, to specifically mimic and study blood cancers. The Walter and Eliza Hall Institute has one of the most advanced CRISPR laboratories in Australia, established and led by Dr Herold.

Dr Aubrey, who is also a haematologist at The Royal Melbourne Hospital, said the team used the CRISPR technology to target and directly manipulate genes in blood cancer cells.

"Using preclinical models, we were able to kill human Burkitt lymphoma cells by deleting MCL-1, a gene that has been shown to keep cancer cells alive," he said. "Our study showed that the CRISPR technology can directly kill cancer cells by targeting factors that are essential for their survival and growth. As a clinician, it is very exciting to see the prospect of new technology that could in the future provide new treatment options for cancer patients."

The CRISPR/Cas9 system works by efficiently locating and targeting particular genes of interest in the whole genome. It can either target the gene to introduce mutations that make the gene non-functional, or introduce changes that make mutated genes function normally again.

Dr Herold said pharmaceutical companies around the world were already investing millions of dollars to develop CRISPR as a tool for treating genetic diseases such as cancer.

"There is a lot of excitement and a significant amount of resources being invested worldwide to use CRISPR technology for treating patients," Dr Herold said. "The technology can directly target any gene in the person's genome, therefore overcoming many common drug development problems.

"In our study, we showed for the first time that it is possible for CRISPR technology to be used in cancer therapy, however CRISPR is a unique approach that could potentially be used for treating any disease that is caused by genetic mutations. The speed at which we are now able to make specific changes in the DNA will also accelerate basic research discoveries in the lab," Dr Herold said.

More than 50 research groups from around Australia have sought Dr Herold's expertise and are working with the laboratory to adapt the technology for their own research.

Dr Herold said CRISPR was a very new technology with many advantages over existing tools. "CRISPR is a rapid, easy and efficient technology with the best results for genome editing," he said.

"In addition to its very exciting potential for disease treatment, we have shown that it has the potential to identify novel mutations in cancer-causing genes and genes that 'suppress' cancer development, which will help us to identify how they initiate or accelerate the development of cancer.

"The technology dramatically shortens the time frame for fundamental research, allowing us to speed up the discoveries that could be translated to better diagnostics and treatments for the community."

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Des chercheurs de Melbourne ont développé une nouvelle technologie d'édition du génome qui peut cibler et tuer les cellules cancéreuses dans le sang avec une grande précision.

Grâce à la technologie, des chercheurs de la Walter and Eliza Hall Institute ont réussi à tuer les cellules de lymphome humain en les localisant et supprimer un gène essentiel à la survie des cellules cancéreuses.

La recherche, publiée dans les Cell Reports de journal, fournit une «preuve de concept» pour l'utilisation de la technologie comme un traitement direct pour les maladies humaines découlant des «erreurs» génétiques.

Dr Brandon Aubrey, Dr Gemma Kelly et le Dr Marco Herold ont adapté la technologie, appelée CRISPR, pour mimer et d'étudier spécifiquement les cancers du sang. Le Hall Institute Walter et Eliza possède l'un des laboratoires les plus avancés en CRISPR en Australie, fondé et dirigé par le Dr Herold.

Le Dr Aubrey, qui est aussi un hématologue à l'Hôpital Royal de Melbourne, a déclaré que l'équipe a utilisé la technologie de CRISPR pour cibler et pour manipuler directement les gènes dans les cellules de cancer du sang.

«En utilisant des modèles précliniques, nous avons été capables de tuer des cellules du lymphome de Burkitt humains en supprimant MCL-1, un gène qui a été montré capable de garder les cellules cancéreuses en vie", at-il dit. «Notre étude a montré que la technologie de CRISPR peut tuer directement les cellules cancéreuses par des facteurs qui sont essentiels pour leur survie et la croissance de ciblage. En tant que clinicien, c'est très excitant de voir la perspective d'une nouvelle technologie qui pourrait à l'avenir offrir de nouvelles options de traitement pour patients atteints de cancer. "

Le système de CRISPR / Cas9 fonctionne efficacement par la localisation et le ciblage des gènes d'intérêt particuliers dans l'ensemble du génome. Il peut soit cibler le gène pour introduire des mutations qui rendent le gène non fonctionnel, ou introduire des changements qui font que les gènes mutés fonctionnent à nouveau normalement.

LE Dr Herold dit que des sociétés pharmaceutiques du monde entier ont déjà investi des millions de dollars pour développer CRISPR comme un outil pour traiter des maladies génétiques comme le cancer.

"Il ya beaucoup d'excitation et une quantité importante de ressources investies dans le monde à utiliser la technologie de CRISPR pour traiter les patients," a déclaré le Dr Herold. "La technologie peut directement cibler tout gène dans le génome de la personne, donc surmonter de nombreux problèmes de développement de médicaments communs.

«Dans notre étude, nous avons montré pour la première fois qu'il est possible pour la technologie CRISPR d'être utilisé dans le traitement du cancer, toutefois CRISPR est une approche unique qui pourrait potentiellement être utilisé pour traiter une maladie qui est causée par des mutations génétiques. La vitesse à laquelle nous sommes maintenant en mesure d'apporter des modifications spécifiques de l'ADN seront également accélérer par les découvertes de la recherche fondamentale en laboratoire ", a déclaré le Dr Herold.

Plus de 50 groupes de toute l'Australie de recherche ont sollicité l'expertise du Dr Herold et travaillent avec le laboratoire pour adapter la technologie pour leurs propres recherches.

Le Dr Herold dit que CRISPR était une technologie très nouvelle avec de nombreux avantages par rapport aux outils existants. "CRISPR est une technologie rapide, facile et efficace avec les meilleurs résultats pour l'édition du génome," at-il dit.

«En plus de son potentiel très excitant pour le traitement de la maladie, nous avons montré qu'il a le potentiel d'identifier de nouvelles mutations dans les gènes qui causent et les gènes qui supprime le développement du cancer, ce qui nous aidera à déterminer comment ils initient ou accélérent le développement du cancer.

«La technologie réduit considérablement le délai pour la recherche fondamentale, ce qui nous permet d'accélérer les découvertes qui pourraient se traduire à de meilleurs diagnostics et traitements pour la communauté."


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MessageSujet: La technologie CRISPR/Cas9   Jeu 1 Fév 2007 - 16:46

Cas9 (CRISPR associated protein 9) est une endonucléase, une enzyme spécialisée pour couper l'ADN avec deux zones de coupe actives, une pour chaque brin de la double hélice. Elle est associée au CRISPR (Clustered Regularly Interspersed Palindromic Repeats) dans l'immunité adaptative de Streptococcus pyogenes, parmi d'autres bactéries. S. pyogenes utilise l'outil Cas9 pour détecter et défaire l'ADN étranger, tels que l'invasion de l'ADN de bacteriophages ou d'un ADN plasmidique. Cas9 effectue cette détection par déroulement de l'ADN étranger et la vérification de complémentarité avec la région longue d'espacement d'une vingtaine de paires de base de l'ARN guide. Si une séquence d'ADN est apparentée à l'ARN guide, Cas9 découpe l'ADN invasif. En ce sens, l'outil CRISPR/Cas9 a un certain nombre de ressemblances avec le mécanisme de l'interférence par ARN chez les eucaryotes1.

Outre sa fonction d'origine bactérienne dans l'immunité, la protéine Cas9 est utilisée comme un outil du génie génétique pour induire des cassures double brin dans l'ADN. Ces ruptures peuvent conduire à l'inactivation du gène ou à l'introduction de gènes hétérologues à travers deux types de réparation : la jonction d'extrémités non-homologues et la recombinaison homologue chez de nombreux organismes modèles de laboratoire. Parallèlement aux Transcription activator-like effector nucleases (TALEN) et aux nucléases à doigt de zinc, Cas9 devient un outil de premier plan dans le domaine de la thérapie génique.

La meilleure compréhension de l'outil CRISPR/Cas9 a progressé au cours des années 2010, car il peut découper pratiquement toute les séquences complémentaires de l'ARN guide2. Grâce à la spécificité de la cible de Cas9 qui provient de l'ARN guide et de la complémentarité de l'ADN et non pas des modifications de la protéine elle-même (comme TALEN et les nucléases à doigt de zinc), l'outil Cas9 peut cibler un nouvel ADN assez facilement3. La souplesse de conception couplée avec les versions de Cas9 qui lient mais ne découpent pas d'ADN apparenté a aussi un potentiel pour la correction et désactivation des gènes en localisant l'activateur ou les répresseurs des séquences spécifiques d'ADN4,5. Une simplification plus poussée a été fournie dans une étude inédite en 2012 qui représente la création d'un ARN chimérique de guidage unique, plutôt que l'ARN guide original composé de deux ARN disparates qui s'associent à de l'ARN-CRISPR , et la trans-activation de l'ARN2. Les scientifiques suggèrent que les lecteurs de gènes à la base de Cas9 peuvent être capables d'éditer les génomes de populations entières d'organismes6. Tout comme la révolution de la biologie moléculaire qui a accompagné la découverte des enzymes de restriction dans les années 1970, la « boîte à outils Cas9 » détient également un grand potentiel.

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Dernière édition par Denis le Jeu 26 Nov 2015 - 12:52, édité 3 fois
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