CRISPR : le Nobel, enfin…

Après Marie Curie, en 1903 et 1911, Irène Joliot-Curie en 1935, Françoise Barré-Sinoussi en 2008, Esther Duflo (franco-américaine) en 2019, Emmanuelle Charpentier est la cinquième française à décrocher un Prix Nobel (le Nobel de chimie 2020) qu’elle partage avec l’américaine Jennifer Anne Doudna. C’est la première fois qu’un prix Nobel scientifique est décerné conjointement à deux femmes.

Emmanuelle Charpentier (née le 11 décembre 1968 à Juvisy-sur-Orge, France), obtient un doctorat à l’Institut Pasteur, après un master à l’université Pierre et Marie Curie (UPMC, maintenant Sorbonne Université, Paris). Microbiologiste, généticienne et biochimiste, elle poursuit un cursus international au sein d’institutions américaines avant un retour en Europe (Suède et Allemagne). Elle est aujourd’hui professeure à l’Institut Max Planck de Science des Pathogènes à Berlin qu’elle a créé et qu’elle dirige.

Jennifer Anne Doudna (née le 19 février 1964 à Washington) est une professeure américaine de biochimie et de biologie moléculaire à l’université de Californie à Berkeley. Elle est titulaire d’une licence en chimie obtenue au Pomona College en 1985. Sa thèse de doctorat en biochimie, centrée sur l’étude des ribozymes, a été menée à l’université Harvard. Par la suite, elle a effectué un postdoctorat à l’université du Colorado à Boulder.

Genome-Editing Technologies: Concept, Pros, and Cons of Various Genome-Editing Techniques and Bioethical Concerns for Clinical Application

The traditional healthcare system is at the doorstep for entering into the arena of molecular medicine. The enormous knowledge and ongoing research have now been able to demonstrate methodologies that can alter DNA coding. The techniques used to edit or change the genome evolved from the earlier attempts like nuclease technologies, homing endonucleases, and certain chemical methods. Molecular techniques like meganuclease, transcription activator-like effector nucleases (TALENs), and zinc-finger nucleases (ZFNs) initially emerged as genome-editing technologies. These initial technologies suffer from lower specificity due to their off-targets side effects. Moreover, from biotechnology's perspective, the main obstacle was to develop simple but effective delivery methods for host cell entry. Later, small RNAs, including microRNA (miRNA) and small interfering RNA (siRNA), have been widely adopted in the research laboratories to replace lab animals and cell lines. The latest discovery of CRISPR/Cas9 technology seems more encouraging by providing better efficiency, feasibility, and multi-role clinical application. This later biotechnology seem to take genome-engineering techniques to the next level of molecular engineering. This review generally discusses the various gene-editing technologies in terms of the mechanisms of action, advantages, and side effects.

L’édition de gènes dans la découverte du médicament et l’innovation thérapeutique

On lit régulièrement dans la presse que les méthodes thérapeutiques récentes vont supplanter celles plus traditionnelles de la pharmacopée. Le biomédicament et les thérapies géniques connaissent un essor considérable, mais on s’aperçoit que chaque approche thérapeutique a ses contraintes et ses limites et que les champs thérapeutiques les plus pertinents sont le plus souvent complémentaires de ceux du médicament traditionnel, plutôt que concurrents, et bien souvent synergiques. Cette revue met en perspective les méthodes de l’édition de génomes avec celle de la découverte du médicament, dans le domaine de l’innovation thérapeutique.

Le système CRISPR-Cas

CRISPR-Cas est un système immunitaire adaptatif utilisé par de nombreux microbes pour se défendre contre l’invasion d’acides nucléiques tels que les génomes viraux et autres éléments génétiques mobiles. Le système microbien utilise son locus CRISPR pour stocker de l’information génétique afin de produire des ARN guides. Ces derniers, de concert avec des endonucléases (Cas), empêchent des invasions futures. Des parties de ce système microbien ont été exploitées pour développer un puissant outil d’édition des génomes dans une panoplie d’organismes. La capacité de CRISPR-Cas9 à couper efficacement et à des endroits très précis de l’ADN pourrait peut-être permettre un jour de guérir certaines maladies génétiques humaines. La malléabilité de cet outil d’édition rend possible une variété d’applications allant de la modulation de l’expression de gènes à des modifications épigénétiques. Les locus CRISPR représentent également une mine d’informations pouvant servir de méthode de typage de souches microbiennes ou encore une façon d’étudier les interactions entre les bactéries et leurs habitats.

PD-1 is a haploinsufficient suppressor of T cell lymphomagenesis

T cell non-Hodgkin lymphomas (T-NHLs) represent a heterogeneous group of highly aggressive malignancies with poor clinical outcomes1. T-NHLs originate from peripheral T lymphocytes and are frequently characterized by genetic gain-of-function variants in T cell antigen receptor (TCR) signalling molecules1–4. Although these oncogenic alterations are thought to drive TCR pathways to induce chronic proliferation and survival programmes, it remains unclear whether T cells harbour tumour suppressors that can counteract these events. Using a murine model of human T cell lymphoma, we demonstrate that the acute enforcement of oncogenic TCR signalling in lymphocytes drives the strong expansion of these cells in vivo. However, this response is short-lived and robustly counteracted by cell-intrinsic mechanisms. A subsequent genome-wide in vivo screen using T cell-specific transposon mutagenesis identified PDCD1, which encodes the inhibitory receptor Programmed Death-1 (PD-1), as a master gene suppressing oncogenic T cell signalling. Mono- and bi-allelic PDCD1 deletions are also recurrently observed in human T cell lymphomas with frequencies that can exceed 30%, indicating high clinical relevance. Mechanistically, PD-1 activity enhances PTEN levels and attenuates AKT and PKC signalling in pre-malignant cells. In contrast, a homo- or heterozygous deletion of PD-1 allows unrestricted T cell growth after an oncogenic insult and leads to the rapid development of highly aggressive lymphomas in vivo that are readily transplantable to recipients. Altogether, these results indicate that the inhibitory PD-1 receptor is a potent haploinsufficient tumour suppressor in T-NHLs that is frequently altered in human disease. These findings extend the known physiological functions of PD-1 beyond the prevention of immunopathology after antigen-induced T cell activation and have implications for T cell lymphoma therapies and for current strategies that target PD-1 in the broader context of immuno-oncology.

[A new toolbox for genome editing]

A new approach, based on the use of peptide nucleic acid molecules to form triple helices and promote locus-specific recombination, demonstrates potential for in vivo gene correction at clinically significant levels and may provide a promising avenue for gene therapy.