Guides ARN intelligents pour controle conditionnel de CRISPR/Cas9 – SmartGuideRNA

Au cours des 5 dernières années, une protéine provenant des procaryotes a révolutionné la biologie d'une manière sans précédent depuis la PCR dans les années 80. CRISPR est un système d'immunité adaptative pour les bactéries et les archées qui combat les virus en conservant une trace ADN des infections passées. Ce réseau CRISPR est transcrit, mûrit en guide ARN courts et chargés dans une nucléase programmable (Cas9) qui cherche en continu et coupe l'ADN correspondant au guide chargé. Le CRISPR de type II se distingue par sa simplicité puisqu'il ne comprend que deux parties: une nuclease programmable (Cas9) et un guide d'ARN. L'édition de gènes avec Cas9 est rapidement devenue une routine, et Cas9 est si polyvalente qu'elle a été réaménagée pour couper et coller l'ADN, activer ou réprimer l'expression des gènes, explorer le génome, moduler l'activité épigénétique, ou éclairer des régions chromosomiques par fluorescence. Au-delà de l'édition de gènes, CRISPR sera un outil de choix pour la thérapie génique et cellulaire, la modélisation de maladies, où la transplantation. Cas9 a même été proposée pour servir d'enregistreur moléculaire pour suivre les événements cellulaires qui rythment la vie d'une cellule.

Des problèmes subsistent pour un déploiement sûr, efficace et polyvalent de CRISPR/Cas9 dans les sciences de la vie, la biotechnologie et la médecine. Controller spécifiquement Cas9 reste difficile. Une fois que Cas9 et un ARN guide sont présents dans une cellule, le tandem coupera inévitablement les loci cibles, indépendamment du type, de l'environnement ou de l'état de développement de la cellule. Mais l'action mal placée de Cas9 pourrait s'avérer préjudiciable. Des types cellulaires distincts suivent des programmes de développement distincts, et l'intervention prématurée de Cas9 pourrait causer des ravages sur la descendance cellulaire. Diverses stratégies ont été suggérées pour contrôler Cas9 (à savoir des enzymes divisées, l'induction par des petites molécules ou l'activation par la lumière), mais elles sont plutôt grossières, ne sont pas précises au niveau de la cellule unique et ne sont pas autonomes car elles dépendent d'un opérateur externe. Enfin, la délivrance du signal induisant est limitante: les méthodes optogénétiques sont entravées par la faible pénétrabilité de la lumière visible dans les tissus profonds, et la distribution de signaux chimiques à des cellules avec une spécificité élevée et de manière contrôlée dans le temps est difficile.

L'objectif de ce projet est de contrôler de manière conditionnelle l'action de Cas9 en réponse à des stimuli internes, tissulaires ou environnementaux. Pour ce faire, nous allons mettre à profit le vaste répertoire d'outils pour le traitement moléculaire développés par la communauté des nanotechnologies à ADN: non seulement des formes nanostructurées, mais aussi des circuits logiques, des systèmes de diagnostic, des marcheurs autonomes, des classificateurs de motifs ... Nous adopterons une approche haut débit grâce au parallélisme massif permis par la microfluidique de gouttelettes et le séquençage de nouvelle génération.

(Voir la partie confidentielle de la demande pour plus de détails)