La technologie de transcriptomique de suivi des séquences (Tracking-Seq) révèle l’hétérogénéité des effets hors cible de l’édition génomique médiée par CRISPR-Cas9

Contexte de l’étude

Avec le développement rapide des technologies d’édition génomique, le système CRISPR-Cas9 est largement utilisé dans le domaine de la recherche biomédicale en raison de son efficacité élevée et de sa facilité d’utilisation. Cependant, le système CRISPR-Cas9 peut produire des effets hors cible lors de l’édition de l’ADN, c’est-à-dire des coupures involontaires sur des sites génomiques autres que ceux ciblés. Par conséquent, identifier et évaluer exhaustivement les effets hors cible est devenu un sujet important en recherche scientifique. Les études précédentes utilisaient principalement des méthodes telles que les cellules libres pour détecter les effets hors cible, mais ces méthodes présentent souvent des limitations telles que la dépendance aux outils d’édition spécifiques ou aux types de cellules, la nécessité de nombreuses cellules, un taux élevé de faux positifs et des restrictions aux éditions génomiques in vitro. D’où la nécessité urgente de développer une méthode universelle capable de détecter directement in situ les effets hors cible dans les cellules. D’autre part, les études actuelles ignorent également l’hétérogénéité de ciblage des outils d’édition, c’est-à-dire que les effets hors cible des différents outils d’édition peuvent varier entre différents types de cellules, ce qui est particulièrement crucial pour le traitement clinique. Ainsi, une nouvelle plateforme technologique non seulement pour détecter les effets hors cible des divers outils d’édition, mais aussi compatible avec différents types de cellules est nécessaire afin de s’adapter à divers scénarios de recherche et d’application.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée conjointement par Ming Zhu, Runda Xu, Junsong Yuan, et d’autres, affiliés à plusieurs institutions de recherche telles que l’Institut conjoint des sciences de la vie Tsinghua-Peking de l’Académie des sciences de la vie de l’Université de Tsinghua, le Département de médecine fondamentale de l’École de médecine, le laboratoire clé d’informatique biologique du Ministère de l’éducation, l’Institut IDG/McGovern pour la recherche sur le cerveau, le Centre de biologie synthétique systémique, l’École de pharmacie de l’Université de Tsinghua, l’École de la vie, et le laboratoire conjoint de la cancérologie moléculaire de Pékin. Cet article a été publié en 2024 dans la revue “Nature Biotechnology”.

Détails de l’étude

Processus opérationnel

L’étude implique quatre étapes principales :

a) Capture de l’ADN simple brin (ssDNA) lié à RPA en utilisant la technique Cut&Run. b) Utilisation de HL-dsDNase pour éliminer spécifiquement l’ADN double brin (dsDNA) et enrichir le ssDNA. c) Construction de bibliothèques spécifiques de ssDNA. d) Séquençage de nouvelle génération (NGS) et analyse bio-informatique avec le logiciel Offtracker.

Résultats de l’étude

Grâce à l’analyse par séquençage des cellules éditées, l’équipe de recherche a démontré que Tracking-Seq capture efficacement le ssDNA lié à RPA. Même avec un faible taux d’apport de cellules, il est possible de détecter avec succès les activités d’édition aux sites cibles et non cibles. L’analyse en série temporelle montre des dynamiques variées des signaux de Tracking-Seq pour différents outils d’édition.

Conclusion de l’étude

La technologie Tracking-Seq proposée montre une haute sensibilité et praticabilité, avec une applicabilité étendue à de nombreux outils d’édition génomique communs. Elle est adaptée non seulement aux expériences in vitro mais aussi aux scénarios d’édition génomique in vivo.

Points forts de l’étude

La technologie Tracking-Seq permet non seulement la détection directe des effets hors cible avec un faible apport de cellules, mais révèle également l’hétérogénéité des effets hors cible d’un même guide RNA sous différentes modalités d’édition et dans différents types de cellules. Ces découvertes mettent en évidence la nécessité de mesurer in situ les effets hors cible dans le système natif.

Autres informations

Cette étude a également développé un algorithme correspondant pour l’analyse des données et a proposé des tendances de changements birectionnels d’amélioration ou de réduction progressive des effets hors cible pour différents outils d’édition. En outre, il a été constaté que l’efficacité de l’édition varie entre les types de cellules, ce qui suggère que l’évaluation des effets hors cible dans des lignées cellulaires de remplacement pourrait ne pas être suffisamment fiable, ce qui peut poser des risques pour les applications in vitro ou in vivo.

Conclusion

Cette étude fournit une technologie efficace pour la détection des effets hors cible des outils d’édition génomique CRISPR-Cas9 et autres. Elle offre aussi une importante base de référence pour les chercheurs dans l’évaluation complète des risques avant des applications cliniques à haut risque, facilitant une transition en douceur des technologies d’édition génomique vers les applications cliniques.