Des chercheurs ont génétiquement modifié les premières souris qui contractent une forme semblable à celle des humains du COVID-19, selon une étude publiée en ligne le 1er novembre dans Mother nature.
Dirigés par des chercheurs de la NYU Grossman College of Medicine, les nouveaux travaux ont créé des souris de laboratoire dotées de matériel génétique humain pour ACE2 – une protéine accrochée par le virus pandémique afin qu’elle puisse s’attacher aux cellules humaines dans le cadre de l’infection. Les souris présentant ce changement génétique ont développé des symptômes similaires à ceux des jeunes humains infectés par le virus responsable du COVID-19, au lieu de mourir des suites de l’infection, comme cela s’était produit avec les modèles de souris précédents.
« Le fait que ces souris survivent crée le premier modèle animal qui imite la forme de COVID-19 observée chez la plupart des gens – jusqu’aux cellules du système immunitaire activées et aux symptômes comparables », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jef Boeke, directeur de Sol et Judith Bergstein. l’Institut de génétique des systèmes de NYU Langone Overall health. « Il s’agit là d’une pièce manquante majeure dans les efforts visant à développer de nouveaux médicaments contre ce virus. »
« Étant donné que les souris constituent le principal modèle génétique depuis des décennies », a ajouté Boeke, « il existe des milliers de lignées de souris existantes qui peuvent désormais être croisées avec nos souris humanisées ACE2 pour étudier comment le corps réagit différemment au virus chez les patients diabétiques ou l’obésité, ou à mesure que les gens vieillissent.
Problème du grand ADN
La nouvelle étude tourne autour d’une nouvelle méthode pour modifier l’ADN, les 3 milliards de « lettres » du code génétique qui servent d’instructions pour la development de nos cellules et de notre corps.
Alors que des methods célèbres telles que CRISPR permettent d’éditer l’ADN en modifiant une ou quelques lettres à la fois, certains défis nécessitent des modifications dans les gènes pouvant contenir jusqu’à 2 hundreds of thousands de lettres. Dans de tels cas, il peut être as well as efficace de créer de l’ADN à partir de zéro, en effectuant des modifications approfondies dans de larges pans de code pré-assemblés, puis échangés dans une cellule à la place de son homologue naturel. Parce que les gènes humains sont si complexes, le laboratoire de Boeke a d’abord développé son approche « d’écriture du génome » chez la levure, un champignon unicellulaire qui partage de nombreuses caractéristiques avec les cellules humaines mais qui est as well as easy et in addition facile à étudier.
Plus récemment, l’équipe de Boeke a adapté ses approaches de levure au code génétique des mammifères, composé non seulement de gènes codant pour des protéines, mais également de nombreux commutateurs activant différents gènes à différents niveaux dans différents varieties de cellules. En étudiant cette « matière noire » mal comprise qui régule les gènes, l’équipe de recherche a pu concevoir pour la première fois des souris vivantes avec des cellules présentant des niveaux d’activité du gène ACE furthermore proches de ceux des humains. Les auteurs de l’étude ont utilisé des cellules de levure pour assembler des séquences d’ADN contenant jusqu’à 200 000 lettres en une seule étape, puis ont introduit ces ADN « nus » dans des cellules souches embryonnaires de souris en utilisant leur nouvelle méthode d’administration, mSwAP-In.
Surmontant les limites de taille des méthodes précédentes, mSwAP-In a fourni un modèle murin humanisé de la pathologie COVID-19 en « écrasant » 72 kilobases (ko) du code Ace2 de souris par 180 ko du gène ACE2 humain et de son ADN régulateur.
Pour réaliser cet échange entre espèces, la méthode d’étude a coupé un endroit clé du code ADN autour du gène naturel, l’a échangé progressivement contre une contrepartie synthétique et, à chaque ajout, a ajouté un mécanisme de contrôle de qualité afin que seules les cellules avec le gène synthétique le gène a survécu. L’équipe de recherche a ensuite travaillé avec Sang Yong Kim au Rodent Genome Engineering Lab de NYU en utilisant une system de cellules souches appelée « complémentation tétraploïde » pour créer une souris vivante dont les cellules incluaient les gènes écrasés.
De furthermore, les chercheurs avaient précédemment conçu une version synthétique du gène Trp53, la version murine du gène humain TP53, et l’avaient échangée dans des cellules de souris. La protéine codée par ce gène coordonne la réponse de la cellule à l’ADN endommagé et peut même ordonner aux cellules qui le contiennent de mourir pour empêcher l’accumulation de cellules cancéreuses. Lorsque ce « gardien du génome » lui-même devient défaillant, il contribue largement aux cancers humains.
Alors que les expériences ACE2 avaient remplacé une model inchangée d’un gène humain, le gène Trp53 synthétique échangé avait été conçu pour ne in addition inclure une combinaison de lettres de code moléculaire – la cytosine (C) à côté de la guanine (G) – connu pour être vulnérable aux changements aléatoires causant le cancer. Les chercheurs ont remplacé les « points chauds » clés du CG par un code contenant une lettre d’ADN différente dans l’adénine (A).
« Le commutateur AG a laissé la fonction du gène intacte, mais a réduit sa vulnérabilité à la mutation, l’échange devant conduire à un taux de mutation 10 à 50 fois inférieur », a déclaré le leading auteur Weimin Zhang, PhD, chercheur postdoctoral en Le laboratoire de Boeke. « Notre objectif est de démontrer sur un animal vivant que cet échange conduit à moins de mutations et à moins de tumeurs, et ces expériences sont en cours de planification. »
Le travail a été financé par la subvention 1RM1HG009491 des Countrywide Institutes of Health CEGS et la subvention de soutien au Perlmutter Most cancers Middle P30CA016087. Boeke est l’un des fondateurs de CDI Labs, Inc. l’un des fondateurs de Neochromosome, Inc. fondateur de ReOpen Diagnostics, LLC, et siège ou a siégé aux conseils consultatifs scientifiques de Logomix Inc. Modern-day Meadow, Inc. Rome Therapeutics, Inc. Sample6, Inc. Sangamo, Inc. Tessera Therapeutics, Inc. et l’Institut Wyss. Boeke reçoit également des honoraires de conseil et des redevances d’OpenTrons et détient des actions dans la société. Ces relations sont gérées conformément aux politiques de NYU.
