Édition de bases à haute précision dans la rétine chez les primates et les tissus humains

Contexte de l’étude

La maladie de Stargardt est une maladie neurodégénérative héréditaire actuellement incurable, principalement causée par des mutations avec perte de fonction dans le gène ABCA4, entraînant une dégénérescence maculaire et la cécité. Le gène ABCA4 code pour une protéine qui agit comme une flippase de lipides membranaires présente dans les photorécepteurs et les cellules épithéliales pigmentaires de la rétine (RPE), empêchant ainsi l’accumulation de rétinoïdes toxiques dans la rétine. La mutation la plus fréquente associée à la maladie de Stargardt est un point de mutation c.5882G>A (p.Gly1961Glu) dans le gène ABCA4, qui provoque une perte de fonction de la protéine, conduisant à la maladie.

Bien qu’il existe quelques études sur l’édition de bases dans les lignées cellulaires et les modèles murins, obtenir une édition génique efficace dans les tissus nerveux humains et non humains primates (NHPs) reste un défi. Cette étude vise à développer une stratégie d’édition de bases adénine basée sur des vecteurs adéno-associés (AAV) pour corriger la mutation c.5882G>A dans le gène ABCA4 et valider son efficacité et sa précision dans des modèles humains et NHPs.

Source de l’article

Cet article a été réalisé par une collaboration de scientifiques, dont Alissa Muller, Jack Sullivan, Wibke Schwarzer, issus de plusieurs institutions de recherche, notamment l’Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel et Beam Therapeutics. L’article a été publié en février 2025 dans la revue Nature Medicine sous le titre “High-efficiency base editing in the retina in primates and human tissues”.

Processus de recherche et méthodes détaillées

1. Conception et optimisation de la stratégie d’édition de bases

L’équipe de recherche a tout d’abord conçu un vecteur double AAV codant pour un éditeur de bases adénine avec un intron divisé (ABE), destiné à corriger la mutation c.5882G>A dans le gène ABCA4. Pour optimiser l’efficacité de l’édition, l’équipe a procédé à l’optimisation de l’édition de bases ABCA4 dans des modèles humains, incluant des organoïdes rétiniens, des cellules RPE dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPS), ainsi que des explants rétiniens adultes et des explants RPE/choroïde.

2. Validation de l’édition de bases dans des modèles in vitro

L’équipe a testé différents éditeurs de bases et ARN guides (gRNA) dans une lignée cellulaire HEK293T portant la mutation ABCA4 c.5882G>A, et a sélectionné le gRNA le plus efficace. Par la suite, ils ont validé l’efficacité de l’édition de bases dans des organoïdes rétiniens humains, des explants rétiniens et des explants RPE/choroïde. Les résultats ont montré que l’efficacité de l’édition du gène ABCA4 était élevée dans les modèles in vitro.

3. Validation de l’édition de bases dans un modèle murin

L’équipe a testé le vecteur AAV9-PHP.eB dans un modèle murin, en injectant sous-rétinien l’éditeur de bases. Les résultats ont montré une efficacité élevée de l’édition du gène ABCA4 dans la rétine et le tissu RPE/choroïde des souris, sans détection d’édition hors-cible.

4. Validation de l’édition de bases dans des modèles non humains primates

L’équipe a poursuivi la validation de l’efficacité de l’édition de bases dans des modèles non humains primates (NHP). En injectant sous-rétinien le vecteur AAV5-SABE1 chez les NHP, ils ont évalué l’efficacité de l’édition. Les résultats ont montré une efficacité élevée de l’édition du gène ABCA4 dans la rétine et le tissu RPE/choroïde des NHP, avec des effets significatifs dans les cellules coniques et les cellules RPE.

5. Optimisation de l’éditeur de bases et effet de la dose

L’équipe a optimisé l’efficacité d’emballage des vecteurs AAV et a testé différentes doses du vecteur AAV5-SABE1 chez les NHP. Les résultats ont montré que le vecteur optimisé AAV5-V2-SABE1 pouvait atteindre une édition génique efficace à des doses plus faibles, avec une amélioration significative de l’efficacité dans les cellules coniques et les cellules RPE.

Principaux résultats de l’étude

1. Édition de bases efficace dans les modèles in vitro : Dans les organoïdes rétiniens humains, les explants rétiniens et les explants RPE/choroïde, l’efficacité de l’édition du gène ABCA4 a atteint des niveaux élevés, sans détection d’édition hors-cible.
2. Édition de bases efficace dans les modèles murins : Une efficacité élevée de l’édition du gène ABCA4 a été observée dans la rétine et le tissu RPE/choroïde des souris, sans détection d’édition hors-cible.
3. Édition de bases efficace dans les modèles non humains primates : Une efficacité élevée de l’édition du gène ABCA4 a été observée dans la rétine et le tissu RPE/choroïde des NHP, avec des effets significatifs dans les cellules coniques et les cellules RPE.
4. Optimisation de l’éditeur de bases et effet de la dose : Le vecteur optimisé AAV5-V2-SABE1 a permis une édition génique efficace à des doses plus faibles, avec une amélioration significative de l’efficacité dans les cellules coniques et les cellules RPE.

Conclusion et signification de l’étude

Cette étude montre la faisabilité d’une édition de bases efficace et précise dans la rétine humaine et chez les primates, offrant une nouvelle stratégie pour le traitement génique de la maladie de Stargardt. Les résultats montrent que la technologie d’édition de bases adénine basée sur l’AAV peut corriger efficacement la mutation c.5882G>A dans le gène ABCA4, avec des effets significatifs dans les cellules coniques et les cellules RPE. De plus, l’équipe a amélioré l’efficacité de l’édition de bases en optimisant l’emballage des vecteurs AAV, tout en réduisant la dose requise.

Points forts de l’étude

1. Édition de bases efficace : Cette étude a réalisé une édition de bases efficace dans la rétine humaine et chez les primates, offrant une nouvelle stratégie pour le traitement génique de la maladie de Stargardt.
2. Précision : Les résultats montrent que l’édition de bases est hautement précise au niveau du site cible, sans détection d’édition hors-cible.
3. Optimisation des vecteurs AAV : En optimisant l’emballage des vecteurs AAV, l’équipe a encore amélioré l’efficacité de l’édition de bases tout en réduisant la dose requise.
4. Validation dans des modèles non humains primates : La validation de l’efficacité de l’édition de bases chez les primates fournit une référence importante pour les essais cliniques.

Autres informations utiles

L’équipe de recherche a également analysé les effets hors-cible de l’édition de bases via un criblage à l’échelle du génome, montrant qu’aucune édition hors-cible n’a été détectée dans les explants humains, confirmant davantage la précision de l’édition de bases. De plus, l’équipe a évalué l’efficacité de l’édition dans d’autres tissus en dehors de la rétine, montrant que l’édition est limitée aux tissus rétiniens et RPE/choroïde.

Le succès de cette étude offre une référence importante pour le traitement d’autres maladies rétiniennes héréditaires pouvant être ciblées par l’édition de bases, mettant en lumière le potentiel considérable de cette technologie dans le traitement des maladies génétiques.