Pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le SRAS-CoV-2, une équipe de scientifiques du New York Genome Heart, de l’Université de New York et de la Icahn College of Medication de Mount Sinai, a réalisé un CRISPR à l’échelle du génome, perte de fonction criblage pour éliminer systématiquement tous les gènes du génome humain. L’équipe a examiné quelles modifications génétiques rendaient les cellules pulmonaires humaines moreover résistantes à l’infection par le SRAS-CoV-2. Leurs découvertes ont révélé des gènes individuels et des réseaux de régulation génique dans le génome humain qui sont requis par le SRAS-CoV-2 et qui confèrent une résistance à l’infection virale lorsqu’ils sont supprimés. L’étude collaborative a décrit un significant éventail de gènes qui n’avaient pas été auparavant considérés comme des cibles thérapeutiques pour le SRAS-CoV-2. Leur étude a été publiée en ligne par Mobile le 24 octobre.




Afin de mieux comprendre les relations complexes entre les dépendances génétiques de l’hôte et du virus, l’équipe a utilisé un big éventail de méthodes analytiques et expérimentales pour valider leurs résultats. Cette approche intégrative comprenait l’édition du génome, le séquençage monocellulaire, l’imagerie confocale et les analyses informatiques de l’expression génique et des ensembles de données protéomiques. Les chercheurs ont découvert que ces nouveaux gènes cibles, lorsqu’ils sont inhibés à l’aide de petites molécules (médicaments), réduisent considérablement la demand virale et, avec certains médicaments, jusqu’à 1000 fois. Leurs découvertes offrent un aperçu des nouvelles thérapies qui peuvent être efficaces dans le traitement du COVID-19 et révèlent les cibles moléculaires sous-jacentes de ces thérapies.

L'écran CRISPR identifie les gènes, les cibles médicamenteuses pour se protéger contre l'infection par le SRAS-CoV-2

« Voyant l’impact tragique du COVID-19 ici à New York et dans le monde, nous avons estimé que nous pourrions utiliser les outils d’édition de gènes CRISPR à haut débit que nous avons appliqués à d’autres maladies pour comprendre quels sont les gènes humains clés requis par le Virus SARS-CoV-2 « , a déclaré le co-auteur principal de l’étude, le Dr Neville Sanjana, membre principal du corps professoral du New York Genome Center, professeur adjoint de biologie à l’Université de New York et professeur adjoint de neuroscience et de physiologie à NYU Grossman Ecole de Médecine. Auparavant, le Dr Sanjana a appliqué des criblages CRISPR à l’échelle du génome pour identifier les facteurs génétiques de diverses maladies, y compris la résistance aux médicaments dans le mélanome, l’échec de l’immunothérapie, les métastases du most cancers du poumon, l’immunité innée, les difficulties métaboliques innés et la dystrophie musculaire.


Pour ce projet, l’édition du génome ne représentait que la moitié de l’équation. « Nous avons précédemment développé une série de modèles de cellules humaines pour l’infection à coronavirus dans notre travail pour comprendre les réponses immunitaires au virus. C’était formidable de faire équipe avec le groupe de Neville pour comprendre et profiler de manière exhaustive les gènes hôtes sous un nouvel angle », a déclaré le co-senior auteur Dr Benjamin tenOever, professeur de médecine Fishberg, chercheur Icahn et professeur de microbiologie, école de médecine Icahn du mont Sinaï.

Les grappes de gènes ouvrent la voie

L’équipe a découvert que les gènes les mieux classés – ceux dont la perte réduit considérablement l’infection virale – se regroupaient en une poignée de complexes protéiques, y compris les ATPases vacuolaires, Retromer, Commander, Arp2 / 3 et PI3K. Beaucoup de ces complexes protéiques sont impliqués dans le trafic de protéines vers et depuis la membrane cellulaire.

« Nous avons été très heureux de voir plusieurs gènes au sein de la même famille parmi les meilleurs résultats dans notre criblage à l’échelle du génome. Cela nous a donné un degré élevé de confiance que ces familles de protéines étaient essentielles au cycle de vie du virus, que ce soit pour pénétrer dans les cellules humaines. ou réplication virale réussie « , a déclaré le Dr Zharko Daniloski, boursier postdoctoral au laboratoire de Sanjana et co-premier auteur de l’étude.

Alors que les chercheurs ont effectué le criblage CRISPR à l’aide de cellules pulmonaires humaines, l’équipe a également examiné si l’expression des gènes hôtes requis était spécifique au poumon ou in addition largement exprimée. Parmi les gènes les mieux classés, seul ACE2, le récepteur connu pour être responsable de la liaison de la protéine virale du SRAS-CoV-2 Spike, a montré une expression tissulaire spécifique, le reste des principaux hits géniques étant largement exprimés dans de nombreux tissus, ce qui suggère que ces mécanismes peuvent fonctionner indépendamment du style de cellule ou de tissu. En utilisant des données protéomiques, ils ont découvert que plusieurs des gènes hôtes les mieux classés interagissent directement avec les propres protéines du virus, soulignant leur rôle central dans le cycle de vie viral. L’équipe a également analysé les gènes hôtes communs nécessaires à d’autres brokers pathogènes viraux, tels que la grippe pandémique Zika ou H1N1.

Perspectives mécanistes: cholestérol et récepteurs viraux

Après avoir terminé le criblage principal, le groupe de chercheurs a utilisé plusieurs methods différentes pour valider le rôle de plusieurs des gènes les mieux classés dans l’infection virale. En utilisant des lignées cellulaires humaines dérivées du poumon et d’autres organes sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2, ils ont mesuré l’infection virale après la désactivation du gène par CRISPR, la suppression de gène utilisant l’interférence ARN ou l’inhibition de médicaments. Après avoir validé que ces manipulations réduisaient l’infection virale, ils ont ensuite cherché à comprendre les mécanismes par lesquels la perte de ces gènes bloquait l’infection à coronavirus.

En utilisant une technologie récemment développée qui associe l’édition CRISPR à grande échelle au séquençage d’ARN unicellulaire (ECCITE-seq), l’équipe a identifié que la perte de plusieurs gènes de premier rang entraîne une régulation à la hausse des voies de biosynthèse du cholestérol et une augmentation du cholestérol cellulaire. . En utilisant cette idée, ils ont étudié les effets de l’amlodipine, un médicament qui modifie le taux de cholestérol.