Des scientifiques du McGovern Institute for Brain Research, du Broad Institute du MIT et de Harvard, ainsi que du National Center for Biotechnology Information (NCBI) des National Institutes of Health (NIH) ont mis au point un nouvel algorithme de recherche qui a permis d’identifier « 188 types de nouveaux systèmes CRISPR [1] », rares dans les génomes bactériens, englobant « des milliers de systèmes individuels ». Ces travaux sont publiés dans la revue Science [2].
Explorer des bases de données
Les bases de données de séquences microbiennes contiennent une « mine d’informations » sur les enzymes et autres molécules susceptibles d’être adaptées à la biotechnologie. Mais ces bases de données ont pris une telle ampleur ces dernières années qu’il est devenu difficile d’y rechercher « efficacement » des enzymes intéressantes.
L’équipe a utilisé son algorithme, appelé Fast Locality-Sensitive Hashing-based clustering (FLSHclust), pour exploiter trois grandes bases de données publiques contenant des données sur un large éventail de bactéries « inhabituelles », notamment celles que l’on trouve dans les mines de charbon, les brasseries, les lacs de l’Antarctique ou encore la salive des chiens.
Les scientifiques y ont découvert un nombre et une diversité « surprenants » de systèmes CRISPR, notamment des systèmes capables de modifier l’ADN des cellules humaines, d’autres capables de cibler l’ARN, et de nombreux autres systèmes dotés de diverses autres fonctions.
Des facultés intéressantes
Les nouveaux systèmes pourraient potentiellement être exploités pour modifier des cellules de mammifères avec moins d’effets hors cible que les systèmes Cas9 actuels [3]. Ils pourraient également être utilisés un jour pour établir des diagnostics [4].
Les chercheurs ont également découvert de nouveaux mécanismes d’action pour certains systèmes CRISPR, ainsi qu’un système qui cible « précisément » l’ARN, ce qui pourrait être utilisé pour l’édition de l’ARN. D’autres systèmes pourraient être utilisés comme outils indiquant quand un gène a été exprimé, ou comme « capteurs d’une activité spécifique » dans une cellule vivante.
Les scientifiques affirment que leur recherche met en évidence un « niveau sans précédent » de diversité et de flexibilité de systèmes CRISPR et qu’il est « probable » que de nombreux autres systèmes rares restent à découvrir au fur et à mesure que les bases de données continuent de s’enrichir. En outre, leur algorithme pourrait être exploité pour « découvrir de nouveaux gènes ».
[1] CRISPR, qui signifie “clustered regularly interspaced short palindromic repeats“, est « un système de défense bactérien » qui a été intégré dans de nombreux outils d’édition du génome et de diagnostic.
[2] Uncovering the functional diversity of rare CRISPR-Cas systems with deep terascale clustering, Han Altae-Tan et al., Science, 23 nov. 2023, Vol 382, Issue 6673, DOI: 10.1126/science.adi1910
[3] Les chercheurs ont découvert plusieurs nouvelles « variantes des systèmes CRISPR de type I connus », qui utilisent un ARN guide de 32 paires de bases au lieu des 20 nucléotides de Cas9. En raison de leurs ARN guides plus longs, ces systèmes « pourraient potentiellement être utilisés pour développer une technologie d’édition de gènes plus précise et moins sujette à l’édition hors cible ». Ils ont montré que deux de ces systèmes pouvaient effectuer de « petites modifications » dans l’ADN de cellules humaines. Comme ces systèmes sont de taille similaire à CRISPR-Cas9, ils pourraient « probablement » être délivrés à des cellules animales ou humaines à l’aide des mêmes technologies que celles utilisées aujourd’hui pour CRISPR.
[4] L’un des systèmes de type I a également montré une « activité collatérale », c’est-à-dire une « large dégradation des acides nucléiques » après que la protéine CRISPR s’est liée à sa cible. Des scientifiques ont utilisé des systèmes similaires pour établir des diagnostics de maladies infectieuses, tels que SHERLOCK, un outil capable de détecter « rapidement » une seule molécule d’ADN ou d’ARN.
Source : MIT news, Allessandra DiCoratto (23/11/2023)
