L'origine et la trame de fond :
Les répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées en cluster, ou « CRISPR » (prononcé « plus croustillant »), sont un mécanisme de défense bactérien qui sert de fondement à la technique d'édition du génome CRISPR-Cas9. Le terme « CRISPR » ou « CRISPR-Cas9 » est fréquemment utilisé de manière informelle dans le domaine de l'ingénierie du génome pour désigner les nombreux systèmes CRISPR-Cas9 et -CPF1 (et autres) qui peuvent être programmés pour cibler des segments de code génétique particuliers et pour éditer L'ADN à des endroits précis, ainsi que pour d'autres utilisations, comme le développement de nouveaux outils de diagnostic. Ces technologies permettent la modification permanente des gènes dans les cellules vivantes et les animaux. À l’avenir, cela pourrait permettre de corriger des mutations spécifiques du génome humain pour traiter des maladies d’origine génétique.
Les chercheurs n’auraient jamais imaginé pouvoir modifier le code génétique des cellules vivantes aussi rapidement et facilement. CRISPR, qui fonctionne comme une paire de ciseaux pour supprimer, insérer ou modifier avec précision des morceaux spécifiques d’ADN à l’intérieur des cellules, rend cela possible. Cet outil révolutionnaire d’édition de gènes a été découvert dans le cadre d’un projet parallèle alimenté par la curiosité quant à la manière dont les bactéries combattent les virus. Drs. Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier ont reçu le prix Nobel de médecine en 2020 pour leurs travaux sur CRISPR. Il y a un an, le premier essai clinique américain sur l'immunothérapie anticancéreuse créée par CRISPR a débuté, et de nouvelles recherches sont en cours sur les traitements anticancéreux créés par CRISPR. De plus, des essais commencent pour tester CRISPR directement dans le corps. Bien que CRISPR change la donne, il a ses limites et le débat sur l’éthique de l’édition génétique se poursuit. Mais une chose est sûre : CRISPR est un outil puissant qui a le potentiel de faire progresser la recherche sur le cancer de manière significative et au-delà.
Au cours des dix dernières années, CRISPR est passé d’un acronyme à un verbe qui a complètement changé la façon dont la recherche biomédicale est menée et dont tous les éléments de la biologie cellulaire sont étudiés. Dans l’étude du cancer, CRISPR et les méthodes associées ont ouvert une fenêtre sur des problèmes autrefois insurmontables dans notre connaissance du génome non codant, de l’hétérogénéité des tumeurs et de la biologie du cancer. Ils ont également révélé de nouvelles informations sur les vulnérabilités thérapeutiques. CRISPR/Cas9 peut être utilisé dans la recherche sur le cancer pour modifier les génomes afin d'étudier les mécanismes de carcinogenèse et de développement, car les altérations génomiques des cellules tumorales provoquent le cancer. Avec des résultats impressionnants, le système CRISPR/Cas9 a été utilisé plus fréquemment ces dernières années dans la recherche et le traitement du cancer.
Data Bridge Market Research analyse le taux de croissance du marché mondial des répétitions palindromiques courtes et régulièrement intercalées (CRISPR) au cours de la période de prévision 2022-2029. Le TCAC attendu du marché mondial de la biopsie de moelle osseuse a tendance à se situer autour de 10,7 % au cours de la période de prévision mentionnée. Le marché était évalué à 762,39 millions de dollars en 2021 et atteindrait 1 719,33 millions de dollars d’ici 2029. L’Amérique du Nord est la région dominante en raison des opportunités influentes d’une inclination croissante pour les entreprises biotechnologiques et pharmaceutiques.
Pour en savoir plus sur l’étude, visitez : https://www.databridgemarketresearch.com/fr/reports/global-clustered-regularly-interspersed-short-palindromic-repeats-crispr-market
CRISPR : une technologie apparue en 2013
La commodité offerte par CRISPR en a fait une technologie courante dans les études sur le cancer et les études cliniques et biologiques. Les scientifiques recherchent une technique simple pour inverser ces altérations en modifiant l’ADN depuis qu’ils ont appris que les mutations de l’ADN sont à l’origine du cancer. Bien que de nombreuses techniques d’édition génétique aient été créées au fil des ans, aucune ne répond aux critères d’une technologie rapide, simple et abordable. Mais en 2013, plusieurs études ont révélé qu’un outil d’édition de gènes connu sous le nom de CRISPR pouvait modifier l’ADN des cellules humaines comme une simple paire de ciseaux finement réglée. La nouvelle technologie a radicalement changé ce qui est possible et ce qui est impossible dans la communauté scientifique. Les chercheurs en cancérologie ont sauté sur la possibilité d’utiliser CRISPR dès son apparition sur les étagères et les congélateurs des laboratoires du monde entier.
CRISPR s’inspire de la nature, comme de nombreuses autres découvertes scientifiques et sanitaires. Dans ce cas, le concept est tiré d’un mécanisme de défense simple chez certaines créatures, comme les bactéries. Ces micro-organismes capturent des fragments d'ADN de l'intrus et les stockent sous forme de segments appelés CRISPR, ou de courtes répétitions palindromiques regroupées et régulièrement intercalées, pour se défendre contre les envahisseurs tels que les virus. Ces fragments d'ADN (convertis en brefs fragments d'ARN) aident une enzyme appelée Cas à localiser et à découper l'ADN de l'envahisseur si le même germe tente de l'attaquer à nouveau.
Lorsque ce mécanisme de défense a été découvert, les chercheurs ont réalisé qu’il pouvait être utilisé comme un outil flexible d’édition de gènes. Plusieurs groupes ont réussi à adapter la méthode pour modifier presque n’importe quelle région de l’ADN en quelques années, initialement dans les cellules d’autres bactéries et finalement dans les cellules humaines. Deux éléments clés composent l’outil CRISPR en laboratoire : un ARN guide et une enzyme coupant l’ADN, le plus souvent Cas9. Les scientifiques créent l’ARN guide pour refléter l’ADN du gène à modifier (appelé cible). Conformément à son nom, l'ARN guide fait équipe avec Cas et dirige Cas vers la cible. L'ADN du gène cible est coupé par Cas lorsque l'ARN guide et l'ADN s'alignent.
En fonction de l'outil CRISPR utilisé, l'étape suivante varie. Dans de rares cas, l’ADN du gène cible est endommagé lors de la réparation, rendant le gène inactif. D'autres variantes de CRISPR permettent une édition génétique plus précise, comme l'ajout d'un nouveau segment d'ADN ou la modification d'une seule lettre d'ADN. De plus, les chercheurs ont utilisé CRISPR pour trouver des cibles particulières telles que l’ARN des cellules cancéreuses et l’ADN des virus responsables du cancer. CRISPR a récemment été utilisé comme test expérimental pour détecter le nouveau coronavirus. Mais la question est, comment CRISPR se compare-t-il à d’autres outils d’édition du génome ?
D’autres méthodes d’édition du génome actuellement utilisées sont remplacées par CRISPR-Cas9, qui s’avère plus efficace et plus adaptable. Contrairement à d’autres outils, le système CRISPR-Cas9 ne nécessite pas de couplage avec des enzymes de clivage distinctes car il est capable de couper lui-même les brins d’ADN. De plus, ils peuvent être rapidement associés à des séquences d’ARN « guides » personnalisées (ARNg) qui les dirigeront vers leurs cibles ADN. Ces séquences d’ARNg ont déjà été produites par dizaines de milliers et sont accessibles à la communauté scientifique. Une autre caractéristique qui distingue CRISPR-Cas9 des autres techniques d’édition génétique est sa capacité à cibler plusieurs gènes simultanément.
À l'Université de Pennsylvanie, le premier essai testant un médicament anticancéreux créé par CRISPR aux États-Unis a débuté en 2019. La recherche, soutenue en partie par le NCI, examine une sorte d'immunothérapie dans laquelle les propres cellules immunitaires du patient sont génétiquement modifiées pour devenir plus efficaces. efficacement « voir » et éradiquer leur cancer. Quatre altérations génétiques sont apportées aux cellules T, des cellules immunitaires capables d'éradiquer le cancer, dans le cadre de la thérapie.
Premièrement, l’inclusion d’un gène synthétique équipe les cellules T d’une protéine en forme de griffe (appelée récepteur) qui peut « voir » le produit chimique NY-ESO-1 sur certaines cellules cancéreuses. Ensuite, trois gènes sont supprimés grâce à CRISPR, dont deux peuvent interférer avec le récepteur NY-ESO-1 et dont un altère la capacité des cellules à combattre le cancer. De grandes quantités du produit final, également connu sous le nom de cellules T NYCE, ont été produites avant d'être administrées aux patients. Cette étude visait à déterminer la sécurité de la thérapie créée par CRISPR. Deux patients atteints d'un myélome multiple avancé et un patient atteint d'un sarcome métastatique ont subi des tests. La cible de la thérapie par lymphocytes T, NY-ESO-1, était présente dans les tumeurs des trois patients.
Les premières recherches soulignent la sécurité du traitement. Il y a eu quelques effets secondaires, mais les chercheurs ont conclu qu'ils étaient probablement provoqués par la chimiothérapie que les patients avaient reçue auparavant. Il n’y avait aucune preuve que les cellules éditées par CRISPR déclenchaient une réponse immunologique.
Les quatre modifications génétiques ciblées étaient présentes dans à peine 10 % environ des cellules T utilisées dans la thérapie. De plus, les cellules modifiées des trois patients contenaient des modifications hors cible. Le Dr Stadtmauer a observé qu'aucune des cellules modifiées hors cible ne s'est développée d'une manière suggérant qu'elles s'étaient développées en cancer. Les cancers des patients ont à peine changé grâce au traitement. Les tumeurs de deux patients, l'un atteint d'un myélome multiple et l'autre d'un sarcome, ont cessé de croître pendant un certain temps avant de recommencer. Pour le troisième patient, la procédure n’a eu aucun effet.
Limites de CRISPR
CRISPR est devenu la méthode privilégiée par les chercheurs sur le cancer en raison de ses avantages par rapport aux autres techniques d’édition génétique. On est également optimiste quant à son utilité dans le traitement du cancer. Mais CRISPR présente des défauts, et à cause de ces inconvénients, de nombreux scientifiques hésitent à l’utiliser sur des humains.
Figure : Limites de CRISPR
- Édition hors cible- L'édition hors cible, ou lorsque CRISPR effectue des coupes d'ADN en dehors du gène cible, constitue un sérieux inconvénient. Comme cela s'est produit dans une étude de 2002 sur la thérapie génique, les scientifiques craignent que de tels changements involontaires puissent être préjudiciables et éventuellement rendre les cellules malignes. Certains craignent que [CRISPR] puisse conduire au cancer s'il commence à endommager des régions aléatoires du génome et à amener la cellule à commencer à assembler des éléments de manière bizarre. Cependant, les chercheurs ont augmenté la capacité de CRISPR à couper sélectivement la cible prévue en modifiant les architectures Cas et ARN guide.
- Procédure complexe- Le défi consistant à introduire les composants CRISPR dans les cellules est un autre obstacle possible. Coopter un virus pour accomplir cette tâche est la méthode la plus populaire pour y parvenir. Le virus a été modifié pour contenir des gènes guides d’ARN et Cas plutôt que des gènes responsables de maladies. C’est une chose d’introduire CRISPR dans des cellules cultivées en laboratoire, mais c’en est une autre de le faire dans des cellules corporelles humaines. Certains virus porteurs de CRISPR peuvent infecter plusieurs types de cellules, ils pourraient donc, par exemple, modifier les cellules musculaires alors que la cible visée est les cellules hépatiques. Les chercheurs étudient diverses stratégies pour administrer précisément CRISPR à des cellules ou à des organes particuliers du corps humain. Des virus qui affectent uniquement un organe, comme le foie ou le cerveau, sont testés par certains. D'autres ont produit des objets minuscules appelés nano-capsules destinés à transmettre des éléments CRISPR à des cellules particulières.
- Le système immunitaire restreint- On s’inquiète également de la façon dont l’organisme – en particulier le système immunitaire – réagira aux virus porteurs du CRISPR ou aux composants du CRISPR eux-mêmes, car le CRISPR n’a été testé que récemment chez l’homme. Certaines personnes craignent que le système immunitaire ne détruise les cellules éditées par CRISPR s’il attaque Cas, une enzyme bactérienne étrangère au corps humain. Un patient est décédé il y a vingt ans des suites de l'attaque massive de son système immunitaire contre les virus porteurs de la thérapie génique qu'il avait reçue. En revanche, les nouvelles stratégies basées sur CRISPR reposent sur des virus qui semblent plus sûrs que ceux utilisés dans les traitements géniques antérieurs.
- Montage des accidents du corps- Un autre problème important est que la modification des cellules corporelles pourrait involontairement altérer les spermatozoïdes ou les ovules, qui peuvent être transmis aux générations suivantes. Cependant, dans pratiquement toutes les expériences CRISPR actuelles sur des humains, les cellules des patients sont prélevées et modifiées en dehors de leur corps. Puisqu’elle peut être régulée plus précisément que la tentative de modification des cellules à l’intérieur du corps, la méthode « ex vivo » est considérée comme plus sûre. Cependant, une étude en cours explore l’édition du gène CRISPR directement dans les yeux de personnes atteintes d’amaurose congénitale de Leber, une maladie héréditaire qui provoque la cécité.
La conclusion et l’avenir :
CRISPR, prononcé « Crisper », est un outil de pointe pour le traitement du cancer et l'édition de gènes qui répare l'ADN endommagé en le coupant et en le collant. Les coupures dans l'ADN peuvent désactiver des gènes particuliers, éliminer des mutations cancérigènes ou résoudre un problème de production. Le fabricant de médicaments AbbVie et Caribou Biosciences ont déclaré en février 2021 qu'ils utiliseraient CRISPR pour améliorer la thérapie cellulaire CAR-T, qui modifie génétiquement les lymphocytes T (globules blancs) d'un patient pour lutter contre le cancer. Il faut des mois, et non un an ou deux, pour que l’édition génétique CRISPR modifie génétiquement les cellules T, ce qui en fait une nouvelle technologie potentielle pour le traitement du cancer. Les patients peuvent ainsi recevoir un traitement beaucoup plus rapidement.
La médecine génétique a un potentiel révolutionnaire. La modification de séquences d'ADN spécifiques peut changer la façon dont votre corps combat le cancer. Cette technologie peut redonner espoir aux patients en augmentant la spécificité du traitement et en réduisant le risque de récidive du cancer. Les scientifiques peuvent supprimer les gènes de résistance aux médicaments de l’ADN tumoral. En conséquence, la chimiothérapie serait plus efficace et pourrait empêcher les mutations de se transformer en tumeurs malignes agressives, améliorant ainsi la qualité de vie des patients atteints de cancer. Les médecins pourraient également utiliser la technologie CRISPR pour éliminer le gène responsable du cancer et dépister chez les patients des anomalies de l’ADN à haut risque. 2019 a vu le début des premières études cliniques sur le cancer basées sur CRISPR. Ils se sont concentrés sur l’amélioration des thérapies actuelles contre le cancer du poumon, y compris la chimiothérapie.
CRISPR permet aux chercheurs de modifier l'ADN pour améliorer les options de traitement du cancer ou prévenir le cancer. À l’avenir, grâce au développement de la médecine génétique, des options de traitement plus individualisées et un meilleur pronostic pour les patients atteints de cancer seront possibles. Des essais cliniques sont déjà en cours pour d’autres thérapies anticancéreuses créées par CRISPR. Les traitements par cellules CAR T conçus par CRISPR constituent un type supplémentaire d’immunothérapie qui est testé dans quelques essais. Une entreprise, par exemple, teste les cellules CAR T conçues par CRISPR sur des patients atteints de myélome multiple et de tumeurs malignes à cellules B.
Concernant toutes les applications potentielles de CRISPR dans la recherche et le traitement du cancer, de nombreuses questions restent encore sans réponse. Mais une chose est sûre : le secteur se développe très rapidement et de nouvelles utilisations de cette technologie apparaissent continuellement.
La détection et le diagnostic mondiaux des gènes CRISPR apportent un soutien et visent à réduire la gravité des symptômes. Data Bridge Market Research analyse que le marché de la détection et du diagnostic des gènes CRISPR connaîtra une croissance à un TCAC de 19,5 % de 2022 à 2029. Le marché de la détection et du diagnostic des gènes CRISPR est segmenté sur la base de six segments : classe, produits et services, application, flux de travail, utilisateur final et canal de distribution.
Pour en savoir plus sur l’étude, visitez : https://www.databridgemarketresearch.com/fr/reports/global-crispr-gene-detection-and-diagnostic-market
