Une approche de la thérapie génique qui a beaucoup de potentiel est appelée CRISPR (répétitions palindromiques courtes et régulièrement espacées). CRISPR a été découvert il y a plusieurs décennies chez des bactéries, où il faisait partie d’un système de défense contre les virus qui infectent les bactéries. Chez ces bactéries, les virus envahisseurs insèrent des parties clés de leur matériel génétique dans le matériel génétique des bactéries. Ces gènes viraux insérés produisent ensuite des protéines et d’autres molécules qui détournent la cellule et la transforment en une mini-usine de virus, poursuivant le cycle de vie du virus envahissant et détruisant éventuellement les bactéries.
CRISPR contient de petits morceaux du matériel génétique du virus qui peuvent être utilisés pour filtrer les gènes de la bactérie pour détecter la présence d’ADN provenant d’un virus. C’est—à-dire que CRISPR est utilisé pour filtrer l’ADN de la bactérie à la recherche de signaux d’une infection virale – la présence d’ADN viral. Une fois l’ADN viral détecté, CRISPR utilise ensuite une enzyme appelée Cas9 (CRISPR-associated protein 9) pour supprimer ou modifier l’ADN viral indésirable. En retirant l’ADN viral, les bactéries sont protégées des effets de l’infection virale.
La combinaison de CRISPR-Cas a de nombreuses applications potentielles. En particulier, CRISPR-Cas a le potentiel de traiter des troubles héréditaires tels que l’hémophilie et certaines maladies infectieuses telles que le VIH. Pour le reste de nos rapports sur CRISPR-Cas, nous l’appellerons simplement CRISPR. Avant de poursuivre la discussion sur CRISPR, nous fournissons des informations sur l’infection d’une cellule par le VIH, la distribution du virus dans le corps et certains effets de la TAR.
Élimination du VIH
Comme l’exemple précédent du virus qui a infecté des bactéries, un processus globalement similaire affecte les cellules du système immunitaire ciblées par le VIH. Les cellules qui affichent le récepteur CD4 à leur surface (ainsi que les co-récepteurs CCR5 et CXCR4) peuvent être infectées par le VIH. Ces cellules comprennent principalement certains lymphocytes T (lymphocytes T) communément appelés lymphocytes T CD4 (ou simplement cellules CD4 +), ainsi que des cellules appelées monocytes (dans leur forme mature, on les appelle macrophages) et des cellules liées aux macrophages (telles que les cellules dendritiques de la peau et des tissus muqueux et la microglie du cerveau). Une fois que le VIH insère son matériel génétique dans les cellules cibles, celles-ci peuvent s’activer, se convertir en mini-usines de virus et éventuellement mourir.
TAR et le réservoir du VIH
Le traitement du VIH (TAR) est très efficace lorsqu’il est pris selon les directives et les prescriptions. En conséquence, les scientifiques s’attendent de plus en plus à ce que de nombreux utilisateurs de TAR aient une espérance de vie quasi normale. Cependant, la TAR ne guérit pas le VIH. Les raisons de cela ne sont pas certaines, mais certaines expériences suggèrent que malgré une bonne adhésion à la TAR et une charge virale indétectable dans le sang, de petites quantités de VIH restent profondément dans le corps — dans les ganglions lymphatiques, le cerveau, les parties de l’intestin, les tissus adipeux, les testicules, etc. Les scientifiques se réfèrent à ces parties du corps où de petites quantités de VIH se cachent encore malgré l’utilisation de l’ART comme sanctuaires ou réservoirs.
Nano-ART
Depuis au moins une décennie, des chercheurs de l’Université du Nebraska développent ce qu’ils appellent des nano-formulations d’ART — de très petits cristaux de médicaments entourés d’une sphère de graisse. Ces boules de graisse remplies de médicaments pénètrent dans une gamme de tissus lors d’expériences en laboratoire et sur des animaux où elles ont une bonne activité anti-VIH. Cependant, des expériences à court terme ont montré que le nano-ART à lui seul ne guérit pas l’infection par le VIH chez les souris de laboratoire.
Retour à CRISPR
Des expériences sur des souris infectées par le VIH ont révélé que CRISPR peut retirer une grande partie de l’ADN du VIH des cellules infectées. Cependant, CRISPR à lui seul ne guérit pas l’infection par le VIH chez la souris.
Combinaison de nano-ART et de CRISPR
Dans des expériences récentes, des scientifiques de l’Université du Nebraska ont collaboré avec d’autres scientifiques de l’Université Temple à Philadelphie qui ont une expertise avec CRISPR. Ils ont réalisé une série d’expériences très complexes et détaillées avec des souris infectées par le VIH qui ont reçu l’une des interventions suivantes:
- nano-ART
- CRISPR
- nano-ART + CRISPR
- aucune intervention
Le nano-ART utilisé dans ces expériences a été réalisé à partir de trois médicaments anti-VIH largement utilisés comme suit:
- dolutégravir + 3TC + abacavir
Une formulation à libération immédiate des trois médicaments est vendue sous forme de pilule appelée Triumeq et est prise une fois par jour.
CRISPR a été utilisé pour rechercher des éléments clés du matériel génétique du VIH dans les cellules du système immunitaire des souris.
Une analyse approfondie du sang et des tissus des souris a suggéré qu’une combinaison de nano-ART et de CRISPR était capable d’éliminer le VIH d’environ 30% des souris. Il n’y avait pas de toxicité évidente.
Les résultats de la combinaison de nano-ART et CRISPR sont passionnants mais doivent être considérés comme préliminaires. Ils suggèrent qu’un jour une telle combinaison pourrait guérir certains singes infectés par le SIV (virus de l’immunodéficience simienne) — un virus qui provoque une maladie semblable au sida chez les singes sensibles. Les résultats suggèrent également la possibilité que CRISPR + nano-ART puisse être utilisé pour tenter de guérir l’infection par le VIH chez les personnes. Cependant, de nombreuses étapes restent à franchir et des problèmes doivent être explorés avant que nano-ART et CRISPR ne soient prêts à être utilisés chez les humains. Voici quelques-unes de ces questions.
CRISPR – sécurité et autres problèmes
Lorsqu’on rapporte des nouvelles passionnantes sur les travaux effectués dans un laboratoire de recherche concernant les remèdes contre le VIH ou d’autres conditions catastrophiques, il faut souligner que les souris ne sont pas des personnes. Autrement dit, si chaque thérapie expérimentale qui ne nuisait pas aux souris fonctionnait également de manière sûre et efficace chez les personnes, nous aurions beaucoup plus de thérapies très efficaces disponibles pour différentes conditions.
En plus de retirer le matériel génétique du VIH des souris, il est possible que CRISPR puisse retirer par inadvertance de l’ADN utile des cellules. Cela s’est produit dans certaines expériences réalisées par d’autres scientifiques, mais pas dans la collaboration actuelle. L’élimination de l’ADN utile par CRISPR est appelée un effet « hors cible » par les scientifiques. Jusqu’à présent, l’équipe collaborant sur l’utilisation de nano-ART et CRISPR avec des souris n’a trouvé aucun effet hors cible.
CRISPR est également utilisé pour éliminer le VIS de certains singes infectés. Les résultats préliminaires de ces expériences semblent prometteurs. Cependant, comme certaines espèces de singes sont plus génétiquement similaires aux humains que les souris, une observation à long terme et une surveillance clinique étroite des singes traités par CRISPR (et nano-ART) sont nécessaires pour évaluer le potentiel d’effets secondaires à long terme. Les études à long terme sont importantes car les conséquences hors cible de CRISPR peuvent ne pas devenir apparentes avant un certain temps – peut-être des années. Une telle surveillance est également essentielle car il est actuellement impossible d’évaluer chaque cellule du corps pour savoir si son ADN a été blessé par inadvertance par CRISPR.
On ne sait pas comment CRISPR peut être désactivé chez les personnes qui le reçoivent. Il peut ne pas être sûr de laisser CRISPR constamment allumé et activé chez une personne vivante.
Dans les expériences menées par l’équipe Nebraska-Philadelphie, il semble que des souris aient été infectées par un virus inoffensif qui a été modifié pour activer CRISPR. Il n’est pas clair si la même technologie fonctionnerait chez les gens.
Nano—ART – sécurité et autres problèmes
Les formulations d’ART utilisées par l’équipe de scientifiques du Nebraska et de Philadelphie ont été développées dans un laboratoire à petite échelle et destinées à être utilisées chez la souris. Si un grand nombre d’expériences de singes et d’humains avec de telles formulations sont prévues, les scientifiques devront fabriquer des nano-ART à une échelle relativement grande. Ils devront également s’assurer que ce nano-ART est exempt de tout contaminant. Ensuite, ils devront évaluer sa sécurité à court et à long terme chez les singes et les humains. Nano-ART sera capable de pénétrer et de se concentrer dans les réservoirs du corps, y compris le cerveau, l’intestin, les ganglions lymphatiques, les testicules, etc. L’effet du nano-ART sur la santé de ces tissus doit être évalué et entièrement compris. Après avoir réussi les expériences initiales de sécurité, nano-ART devra être testé à la fois pour sa sécurité à long terme et son efficacité à la suppression virale. Le Nano-ART en lui-même est peu susceptible de guérir le VIH.
Un autre problème avec nano-ART est de déterminer le moyen idéal d’introduire cette formulation dans le corps. Une perfusion intraveineuse régulière est-elle la meilleure? Ou d’autres méthodes, telles que l’injection intramusculaire, fonctionneront-elles aussi bien?
CRISPR actuellement en essais cliniques
Des essais cliniques sont actuellement en cours avec CRISPR chez des personnes séronégatives dans les pays suivants pour les conditions suivantes:
États–Unis
- cancer de certains globules blancs – une personne
- cancer qui apparaît près des articulations – une personne
Chine
- cancer du poumon non à petites cellules qui s’est propagé à d’autres organes – 12 personnes
Les résultats préliminaires de ces expériences chez l’homme suggèrent que, jusqu’à présent, CRISPR est sûr. Plus de temps est nécessaire avant que les médecins sachent si CRISPR fonctionnera dans ces cas. Cependant, certains scientifiques et médecins ont averti que l’édition de gènes pourrait permettre par inadvertance la propagation de cellules cancéreuses chez certaines de ces personnes. Par conséquent, un suivi à long terme des participants traités par CRISPR dans les études ci-dessus sera nécessaire.
Gardez à l’esprit
Il est important de noter qu’environ 30% des souris infectées par le VIH dans l’étude Nebraska-Philadelphie ont été guéries du VIH avec l’utilisation combinée de nano-ART et de CRISPR. C’est une réussite scientifique incroyable. Cependant, les taux de guérison doivent augmenter dans les expériences futures. CRISPR et la nano-ART-thérapie en sont encore à leurs balbutiements et de nombreuses recherches restent à faire avant de pouvoir être testées chez un grand nombre de personnes séropositives.
Pour obtenir un taux de guérison supérieur au taux de guérison de 30% rapporté dans la présente étude, il est au moins plausible qu’à l’avenir CRISPR doive être affiné. L’intensification de la capacité d’édition de CRISPR peut augmenter par inadvertance le risque de suppression de gènes humains vitaux.
Une autre possibilité est qu’en plus du CRISPR et du nano-ART, des thérapies plus expérimentales devront être utilisées. L’utilisation de plusieurs thérapies expérimentales chez les personnes vivant avec le VIH pourrait augmenter les problèmes potentiels, en particulier les effets secondaires. C’est une autre raison pour une surveillance étroite en laboratoire et clinique des animaux et des personnes qui subissent CRISPR, à court et à long terme.
Il existe également un autre problème associé à CRISPR et à d’autres thérapies potentielles de guérison du VIH dont nous discutons dans le prochain article de ce numéro de TreatmentUpdate.
Ressources
Traitementmise à jour 231
L’Entreprise canadienne de guérison du VIH (CanCURE)
— Sean R. Hosein
- Dash PK, Kaminski R, Bella R, et al. Les traitements séquentiels au LASER ART et CRISPR éliminent le VIH-1 chez un sous-ensemble de souris humanisées infectées. Communications sur la nature. 2 Juin 2019; 10(1):2753.
- Panfil AR, London JA, Green PL, et al. Édition du génome CRISPR/Cas9 pour désactiver le provirus VIH-1 latent. Frontières en microbiologie. 2018 Déc 14; 9: 3107.
- Wang L, Yang Y, Breton CA, et al. Le ciblage des gènes in vivo médié par CRISPR/Cas9 corrige l’hémostase chez les souris à neutralisation du facteur IX nouveau-né et adulte. Sang. 27 Juin 2019; 133 (26): 2745-2752.
- Tuyau SW, Selvaraj SR. L’édition de gènes dans l’hémophilie : un choix « CRISPR »? Sang. 27 Juin 2019; 133 (26): 2733-2734.