Évaluation de l’édition du génome CRISPR : un outil quantifie les erreurs héréditaires potentielles
Des scientifiques d’IDC Herzliya et de l’Université Bar-Ilan ont mis au point un dispositif logiciel unique pour évaluer les éventuelles erreurs induites par CRISPR.
La technologie moderne CRISPR permet aux chercheurs d’éditer les génomes en modifiant les séries d’ADN et donc en changeant les caractéristiques des gènes. Ses nombreuses applications possibles consistent à réparer les maladies congénitales, à traiter et à prévenir la propagation des maladies et à stimuler les plantes.
Les dispositifs de modification du génome, tels que la technologie moderne CRISPR-Cas9, peuvent être conçus pour apporter des modifications incroyablement distinctes à la cible visée sur un chromosome où se trouve une génétique particulière ou un élément utile. Néanmoins, un problème possible est que l’édition et l’amélioration de CRISPR pourraient provoquer d’autres modifications génomiques imprévues. Ces activités sont appelées activités hors cible. Lors du ciblage de divers sites du génome, la tâche hors cible peut entraîner des translocations, un réarrangement inhabituel des chromosomes et divers autres ajustements génomiques non intentionnels.
La gestion des tâches d’édition hors cible n’est que l’un des principaux obstacles pour rendre l’innovation CRISPR-Cas9 précise et appropriée dans la pratique clinique. Les analyses dimensionnelles et les méthodes d’évaluation des données existantes pour mesurer les tâches hors cible ne fournissent pas d’évaluation statistique, ne sont pas suffisamment délicates pour séparer le signal du bruit en essayant des prix d’édition réduits et nécessitent des initiatives difficiles pour traiter la détection des translocations de détection.
Un groupe multidisciplinaire de chercheurs de l’installation interdisciplinaire Herzliya et de l’université Bar-Ilan rapportent dans le numéro du 24 mai de la revue Nature Communications l’avancement d’un tout nouvel outil d’application logicielle pour repérer, examiner et mesurer l’activité de modification hors cible, consistant des événements de translocation dommageables qui peuvent provoquer des cellules cancéreuses. Le logiciel est basé sur des données extraites d’un test de dimension de base, impliquant une amplification de PCR multiplexée ainsi qu’un séquençage de nouvelle génération (NGS).
Appelé CRISPECTOR, l’appareil évalue les informations de séquençage de nouvelle génération acquises à partir des expériences CRISPR-Cas9 et utilise une modélisation analytique pour identifier et mesurer l’activité d’édition. CRISPECTOR détermine correctement les tâches hors cible à chaque locus interrogé. Il permet, encore plus, de bien meilleurs taux de faux négatifs sur les sites avec des tâches non ciblées faibles, mais importantes. Notamment, parmi les nouvelles fonctions de CRISPECTOR se trouve sa capacité à détecter des événements de translocation défavorables se produisant dans une expérience de modification.
« Dans l’édition et l’amélioration du génome, en particulier pour les applications professionnelles, il est essentiel de reconnaître les activités hors cible de faible niveau et les occasions de translocation dommageables. Aussi, lorsqu’elles sont transplantées chez un client dans le cadre d’un traitement génique, une poignée de cellules à capacité cancérigène peuvent avoir des conséquences néfastes en termes de pathogenèse du cancer. Dans le cadre des protocoles de traitement, il est donc essentiel de détecter ces occasions potentielles à l’avance », affirme le Dr Ayal Hendel, de la faculté des sciences de la vie Mina et Everard Goodman du Bar-Ilan College. Le Dr Hendel a dirigé les recherches avec le professeur Zohar Yakhini, du Collège d’informatique Arazi de l’installation interdisciplinaire (IDC) Herzliya. « CRISPECTOR offre une technique fiable pour définir et évaluer les éventuelles erreurs induites par CRISPR, améliorant ainsi considérablement la sécurité de l’utilisation professionnelle future de l’édition du génome. Le groupe de Hendel a utilisé la technologie moderne CRISPR-Cas9 pour modifier les gènes des cellules souches pertinents pour les problèmes de sang et du système immunitaire. En évaluant les informations, ils ont pris conscience des lacunes des dispositifs existants pour mesurer les tâches et les espaces hors cible qui devraient être connectés pour améliorer l’applicabilité. Cette expérience a entraîné la collaboration avec la principale équipe de biologie computationnelle et de bioinformatique du professeur Yakhini. Ils ont pris conscience des lacunes des dispositifs existants pour mesurer les tâches et les espaces hors cible qui devraient être connectés pour améliorer l’applicabilité. Cette expérience a entraîné la collaboration avec la principale équipe de biologie computationnelle et de bioinformatique du professeur Yakhini. Ils ont pris conscience des lacunes des dispositifs existants pour mesurer les tâches et les espaces hors cible qui devraient être connectés pour améliorer l’applicabilité. Cette expérience a entraîné la collaboration avec la principale équipe de biologie computationnelle et de bioinformatique du professeur Yakhini.
Le professeur Zohar Yakhini, d’IDC Herzliya et du Technion, ajoute que « dans les expériences utilisant des techniques de séquençage en profondeur qui ont des niveaux importants de bruit de fond, de faibles niveaux d’activité hors cible réelle peuvent se perdre sous le son. Le besoin d’une méthode de dimensionnement et d’une évaluation des données pertinentes capable de voir au-delà du bruit, en plus de trouver des événements de translocation indésirables se produisant dans une expérience d’édition, semble intéresser les chercheurs et les spécialistes en matière d’édition et d’amélioration du génome. CRISPECTOR est un outil qui peut trier avec le bruit de fond pour déterminer et quantifier le vrai signal hors cible. De plus, CRISPECTOR peut également déterminer une plus large gamme d’aberrations génomiques en utilisant une modélisation statistique et une analyse attentive des données. En caractérisant et en évaluant également les erreurs potentielles induites par CRISPR.
Référence: “CRISPECTOR provides accurate estimation of genome editing translocation and off-target activity from comparative NGS data” by Ido Amit, Ortal Iancu, Alona Levy-Jurgenson, Gavin Kurgan, Matthew S. McNeill, Garrett R. Rettig, Daniel Allen, Dor Breier, Nimrod Ben Haim, Yu Wang, Leon Anavy, Ayal Hendel and Zohar Yakhini, 24 May 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-22417-4
