CRISPR manipule désormais des chromosomes entiers
Imaginez un traitement de texte qui vous permette de changer des lettres ou des mots, mais qui bloque lorsque vous essayez de couper ou de réorganiser des paragraphes entiers. Les biologistes font face à de telles contraintes depuis des décennies. Ils pourraient ajouter ou désactiver des gènes dans une cellule ou même – avec la technologie CRISPR des modifications des génomes – apporter des modifications précises dans les gènes.
CRISPR manipule des chromosomes beaucoup plus gros
Ces capacités ont conduit à la technologie de l’ADN recombinant, à des organismes génétiquement modifiés et à des thérapies géniques. Mais un objectif longtemps recherché restait inaccessible: manipuler des fragments de chromosomes beaucoup plus gros dans Escherichia coli, la bactérie la plus performante. Des chercheurs ont annoncé qu’ils avaient adapté CRISPR à d’autres outils pour couper et joindre facilement de grands fragments du génome.
« Ce nouveau document est incroyablement excitant et représente un grand pas en avant pour la biologie synthétique », a déclaré Anne Meyer, biologiste synthétique à l’Université de Rochester à New York, qui n’a pas participé au document publié dans le numéro de cette semaine de Science. Cette technique permettra aux biologistes synthétiques de relever de « grands défis », tels que « l’écriture d’informations dans l’ADN et leur stockage dans un génome bactérien ou la création de nouvelles espèces bactériennes hybrides capables de faire de nouvelles réactions métaboliques pour la biochimie ou la production de matériaux. »
Les outils éprouvés du génie génétique ne peuvent tout simplement pas gérer de longs segments d’ADN. Les enzymes de restriction, l’outil standard pour couper l’ADN, permettent de couper des morceaux de matériel génétique et de joindre les extrémités pour former de petits segments circulaires qui peuvent être déplacés d’une cellule à l’autre.
Mais ces cercles peuvent contenir au maximum quelques centaines de milliers de bases, et les biologistes synthétiques souhaitent souvent déplacer de larges segments des chromosomes contenant plusieurs gènes, qui peuvent être des millions de bases longues ou plus. « Vous ne pouvez pas obtenir de très gros morceaux d’ADN dans et hors des cellules », déclare Jason Chin, biologiste de synthèse au Laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council (MRC) à Cambridge, Royaume-Uni.
Les outils d’édition traditionnels ne peuvent pas coller fidèlement de grands segments
De plus, ces outils de couper-coller ne peuvent pas être ciblés avec précision, et ils laissent de l’ADN indésirable sur les sites d’épissage, ce qui équivaut à des cicatrices génétiques. Les erreurs s’accumulent à mesure que d’autres modifications sont apportées.
Un autre problème est que les outils d’édition traditionnels ne peuvent pas coller fidèlement de grands segments. Selon Chang Liu, biologiste de synthèse à l’Université de Californie, à Irvine, ces problèmes peuvent constituer un obstacle aux marchés lorsque les biologistes veulent apporter des centaines, voire des milliers de modifications au génome d’un organisme.
Maintenant, Chin et ses collègues de la MRC rapportent qu’ils ont résolu ces problèmes. Premièrement, l’équipe a adapté CRISPR pour exciser précisément de longs segments d’ADN sans laisser de cicatrices. Ils ont ensuite modifié un autre outil bien connu, une enzyme appelée recombinase rouge lambda, pour lui permettre de coller les extrémités du chromosome d’origine, ainsi que de fusionner les extrémités de la partie retirée.
Les deux brins circulaires d’ADN sont protégés des endonucléases. La technique peut créer différentes paires de chromosomes circulaires dans d’autres cellules et les chercheurs peuvent ensuite permuter les chromosomes à leur guise, en insérant éventuellement le morceau choisi dans le génome d’origine. « Maintenant, je peux effectuer une série de modifications dans un segment, puis dans un autre, et les combiner ensemble. C’est une grosse affaire », a déclaré Liu.
Ces nouveaux outils permettront la réécrire en gros les génomes bactériens
Ces nouveaux outils renforceront la biotechnologie industrielle en facilitant la variation des niveaux de protéines que produisent les microbes, disent Liu et d’autres. Ils promettront également d’avoir un moyen facile de réécrire des génomes bactériens en gros,
L’un de ces projets vise à modifier les génomes afin qu’ils puissent coder non seulement pour les 20 acides aminés normaux des protéines, mais également pour un grand nombre d’acides aminés qui ne sont pas naturels dans le génome. Cela pourrait mener à des formes de vie synthétiques capables de produire des molécules bien au-delà de la portée des organismes naturels.
Source : Science
Crédit photo : Pïxabay