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Les coupes du gène CRISPR pourraient offrir une nouvelle façon de cartographier le génome humain :


À la recherche de nouvelles façons de séquencer les génomes humains et de lire les altérations critiques de l’ADN, les chercheurs de Johns Hopkins Medicine ont déclaré avoir utilisé avec succès l’outil de découpe de gènes CRISPR pour effectuer des coupes dans l’ADN autour de longs gènes tumoraux, qui peuvent être utilisés pour collecter des informations de séquence.

Un rapport sur les expériences de preuve de principe utilisant des génomes de cellules et de tissus de cancer du sein humain apparaît dans le numéro du 10 février de Nature Biotechnology.

Les chercheurs disent que coupler CRISPR avec des outils qui séquencent les composants de l’ADN du tissu cancéreux humain est une technique qui pourrait, un jour, permettre un séquençage rapide et relativement bon marché des tumeurs des patients, rationalisant la sélection et l’utilisation de traitements ciblant des sujets très spécifiques et personnels altérations génétiques.

Les coupes du gène CRISPR pourraient offrir une nouvelle façon de cartographier le génome humain :



“Pour le séquençage des tumeurs chez les patients cancéreux, vous n’avez pas nécessairement besoin de séquencer l’ensemble du génome du cancer”, explique Winston Timp, Ph.D. professeur adjoint de génie biomédical et de biologie moléculaire et génétique à l’École de médecine de l’Université Johns Hopkins. “Le séquençage en profondeur de zones particulières d’intérêt génétique peut être très instructif.”

Dans le séquençage génomique conventionnel, les scientifiques doivent faire de nombreuses copies de l’ADN en question, briser l’ADN au hasard en segments et alimenter les segments cassés à travers une machine informatisée qui lit la chaîne de composés chimiques appelés acides nucléiques, composée des quatre ” bases “qui forment l’ADN, et sont marquées A, C, G et T. Ensuite, les scientifiques recherchent les régions qui se chevauchent des segments cassés et les assemblent comme des tuiles sur un toit pour former de longues régions d’ADN qui constituent un gène.



Dans leurs expériences, Timp et M.D./Ph.D. Timothy Gilpatrick, étudiant, a pu ignorer la partie de la copie d’ADN du séquençage conventionnel en utilisant CRISPR pour effectuer des coupes ciblées dans l’ADN isolé d’un ruban de tissu prélevé sur la tumeur du cancer du sein d’une patiente.

Ensuite, les scientifiques ont collé ce que l’on appelle des «adaptateurs de séquençage» aux extrémités coupées par CRISPR des sections d’ADN. Les adaptateurs servent comme une sorte de poignée qui guide l’ADN vers de minuscules trous ou “nanopores” qui lisent la séquence.

En faisant passer l’ADN à travers le trou étroit, un séquenceur peut construire une lecture des lettres d’ADN sur la base du courant électrique unique qui se produit lorsque chaque “lettre” de code chimique glisse à travers le trou.

Parmi les 10 gènes du cancer du sein sur lesquels l’équipe s’est concentrée, les scientifiques de Johns Hopkins ont pu utiliser le séquençage de nanopores sur des lignées cellulaires de cancer du sein et des échantillons de tissus pour détecter un type d’altération de l’ADN appelé méthylation, où des produits chimiques appelés groupes méthyle sont ajoutés à l’ADN autour de gènes qui affecter la façon dont les gènes sont lus.

Les chercheurs ont découvert un emplacement de diminution de la méthylation de l’ADN dans un gène appelé kératine 19 (KRT19), qui est important dans la structure cellulaire et l’échafaudage. Des études antérieures ont montré qu’une diminution de la méthylation de l’ADN dans KRT19 est associée à la propagation de la tumeur.

Dans les lignées cellulaires du cancer du sein qu’ils ont étudiées, l’équipe Johns Hopkins a pu générer en moyenne 400 «lectures» par paire de bases, une «profondeur» de lecture des centaines de fois meilleure que certains outils de séquençage conventionnels.

Parmi leurs échantillons de tissu tumoral du cancer du sein humain prélevés lors de biopsies, l’équipe a pu produire en moyenne 100 lectures par région. “C’est certainement moins que ce que nous pouvons faire avec des lignées cellulaires, mais nous devons être plus doux avec l’ADN provenant d’échantillons de tissus humains parce qu’il a été congelé et décongelé plusieurs fois”, explique Timp.

En plus de leurs études sur la méthylation de l’ADN et les petites mutations, Timp et Gilpatrick ont ​​séquencé le gène communément associé au cancer du sein : BRCA1, qui s’étend sur une région du génome de plus de 80 000 bases. “Ce gène est vraiment long, et nous avons pu collecter des lectures de séquençage qui ont traversé cette région vaste et complexe”, explique Gilpatrick.

“Parce que nous pouvons utiliser cette technique pour séquencer de très longs gènes, nous pourrons peut-être attraper de gros blocs d’ADN manquants que nous ne pourrions pas trouver avec des outils de séquençage plus conventionnels”, explique Timp.

En plus de son potentiel pour guider le traitement des patients, Timp affirme que la combinaison de la technologie CRISPR et du séquençage des nanopores offre une profondeur telle qu’elle peut aider les scientifiques à trouver de nouvelles altérations génétiques liées à la maladie spécifiques à un allèle (hérité d’un parent) et pas à un autre.

Timp et Gilpatrick prévoient de continuer à affiner la technique de séquençage CRISPR / nanopore et à tester ses capacités dans d’autres types de tumeurs.

Le financement de la recherche a été fourni par l’Institut national de recherche sur le génome humain des National Institutes of Health (R01 HG009190).

En plus de Timp et Gilpatrick, d’autres scientifiques qui ont contribué à la recherche comprennent Isac Lee de l’Université Johns Hopkins; Bradley Downs et Saraswati Sukumar du Johns Hopkins Kimmel Cancer Center; James E. Graham, Etienne Raimondeau, Rebecca Bowen et Andrew Heron d’Oxford Nanopore Technologies; et Fritz Sedlazeck du Baylor College of Medicine.

En vertu d’un accord de licence entre Oxford Nanopore Technologies et l’Université Johns Hopkins, Timp a droit à une part des redevances. Cet arrangement a été examiné par l’Université Johns Hopkins conformément à ses politiques sur les conflits d’intérêts.