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Cutting Edge CRISPR Cas9 Applications

En 2015, la revue Science a choisi la technologie CRISPR-Cas9 comme l'une des avancées technologiques les plus importantes en science de ces dernières années.

L'édition de gènes est la nouvelle ère de la biotechnologie, qui permet d'éditer, de corriger et de modifier les informations génétiques de n'importe quelle cellule de manière précise, rapide et peu coûteuse. CRISPR-Cas et le génie génétique sont deux domaines de recherche qui ont fusionné en 2012 avec la découverte que Cas9 est une endonucléase de l'ADN programmable par ARN, conduisant à de nombreux articles scientifiques débutant en 2013 dans lesquels Cas9 a été utilisé pour modifier des gènes dans des cellules humaines ainsi que dans de nombreux autres types de cellules et d'organismes [1].

Le système d'édition du génome basé sur CRISPR-Cas est en train de devenir un outil précieux pour différentes applications dans la recherche biomédicale, la découverte de médicaments et la thérapie génique humaine par la réparation et la perturbation de gènes, la perturbation de gènes de séquences virales, et le ciblage programmable d'ARN [1,2].

L'édition du génome est la technique la plus efficace en termes de manipulation de l'expression génétique à l'aide de nucléases d'ADN programmables, en comparaison avec les approches de transfert de gènes. Aujourd'hui, les quatre plateformes d'édition du génome les plus utilisées sont : les méganucléases, les nucléases à doigt de zinc (ZFN), les nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN), et le système CRISPR-Cas [1,3-5]. Actuellement, il est possible de corriger de nombreuses maladies génétiques grâce aux technologies d'édition du génome, mais il existe certains obstacles et défis à surmonter, comme les biomacromolécules d'édition du génome. Hao Yin et al., a donné un aperçu très intéressant des différentes nucléases programmables et des mécanismes de l'édition du génome, en se concentrant sur les principes de la livraison des biomacromolécules, les méthodes de livraison pertinentes et les défis de livraison associés. 

De plus, le cancer est l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde, avec environ 14 millions de nouveaux cas en 2012 [6]. Je crois fermement à l'importance d'explorer des approches innovantes pour étudier le cancer au niveau génomique, épigénétique et transcriptionnel avec la plus haute résolution possible.

Aujourd'hui, de nombreuses maladies, telles que le cancer, sont passées au premier plan du profilage génomique, qui est utilisé pour identifier des mutations d'entraînement et d'autres marqueurs pouvant être utilisés. Ces recherches peuvent aider les cliniciens à concevoir des thérapies et à surveiller les réponses des patients. En outre, de nouvelles technologies sont en cours d'établissement, telles que les cellules souches pluripotentes induites (iPS), qui sont très bien établies et peuvent être utilisées pour la médecine régénérative. En plus des cellules iPS, l'un des outils génétiques révolutionnaires est la technique CRISPR qui facilite les études génomiques dans tous les organismes modèles. Les scientifiques transforment le CRISPR-Cas9 en un outil de criblage, ils peuvent modifier des sites par knock-out à l'échelle du génome, ou ils utilisent d'autres options, y compris les cribles à perte de fonction ou à gain de fonction qui utilisent l'activation transcriptionnelle (CRISPRa), la répression transcriptionnelle (CRISPRi), l'édition de base, la mutagénèse dirigée, l'édition épigénétique, l'interférence ARN (ARNi) ou des méthodes combinatoires. L'équipe du MIT-Harvard a construit le Combi-GEM-CRISPR pour des combinaisons à haut débit de perturbations génétiques afin d'explorer, en parallèle, comment différents réseaux de gènes ou régulateurs épigénétiques façonnent les phénotypes des cellules cancéreuses [7]. En général, les chercheurs pharmaceutiques effectuent des recherches dans des lignes de cellules, mais la validation génétique complète après cette étape a été difficile selon le Dr Johannes Zuber, chercheur à l'Institut de recherche en pathologie moléculaire de Vienne. De nouveaux outils sont en train de changer cela, ce qui pourrait modifier le taux d'échec d'environ 90% des candidats médicaments contre le cancer. Avec les techniques basées sur CRISPR et ARNi, les laboratoires pourraient identifier et valider plus facilement de nouvelles cibles candidates de manière beaucoup plus approfondie, dit-il, et générer des modèles animaux qui reflètent mieux la complexité génétique des tumeurs humaines.

Allons plus loin avec l'utilisation de la technique d'édition du génome pour des améliorations cellulaires. Le Dr Marc Tessier-Lavigne, neuroscientifique à l'université Rockefeller à 

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