Grâce à l’outil CRISPR de nouvelle génération, les scientifiques créent une carte moléculaire sans précédent de la réponse immunitaire humaine

Dans une étude à l’échelle historique, des scientifiques des instituts Gladstone ont créé une carte complexe du fonctionnement du système immunitaire, en examinant les structures moléculaires détaillées régissant les cellules T humaines à l’aide de l’outil CRISPR de nouvelle génération connu sous le nom d’édition de base.

Leur article, “La mutagenèse d'édition de bases cartographie les allèles fonctionnels pour régler l'activité des lymphocytes T humains”, publié dans Naturerévèle des informations détaillées qui pourraient aider à surmonter les limites des immunothérapies actuelles et à identifier de nouvelles cibles médicamenteuses pour un large éventail de maladies, notamment les maladies auto-immunes et le cancer.

Dirigée par Alex Marson, MD, Ph.D., chercheur principal de Gladstone, l'équipe a plongé en profondeur dans l'ADN des cellules T, identifiant des nucléotides spécifiques (les unités de base de l'information génétique dans l'ADN) qui influencent la façon dont les cellules immunitaires répondent aux stimuli. Au total, ils ont examiné plus de 100 000 sites sur près de 400 gènes présents dans les cellules T humaines fonctionnelles.

Les nucléotides servent de code de base pour la construction des protéines dans les cellules. Ainsi, en identifiant ces unités spécifiques d'ADN, les scientifiques savent désormais clairement les emplacements exacts au sein des protéines qui règlent les réponses immunitaires essentielles à la santé. Les résultats servent de cible, marquant les sites qui peuvent être ciblés par de futurs médicaments immunomodulateurs.

“Nous avons créé des cartes incroyablement précises et informatives de séquences d'ADN et de sites protéiques qui ajustent les réponses immunitaires humaines réelles”, explique Marson, également directeur de l'Institut Gladstone-UCSF d'immunologie génomique et de l'Institut Parker pour l'immunothérapie du cancer aux instituts Gladstone. .

“Nos sites cartographiés fournissent un aperçu des mutations trouvées chez les patients atteints de troubles immunitaires. L'énorme ensemble de données génétiques fonctionne également comme une sorte d'aide-mémoire, expliquant le code biochimique qui nous aidera à programmer de futures immunothérapies contre le cancer, l'auto-immunité, les infections et au-delà.”

Les lymphocytes T jouent un rôle central dans la réponse et la régulation immunitaires, ce qui les rend particulièrement intéressants pour les scientifiques cherchant à résoudre des maladies complexes telles que le cancer ou les troubles immunitaires. Au cours de la dernière décennie, le laboratoire Marson et d’autres ont mis au point la technologie d’édition génétique CRISPR pour étudier le fonctionnement des cellules immunitaires primaires.

Pour cette étude, l’équipe est allée plus loin, en tirant parti d’une nouvelle technologie basée sur CRISPR connue sous le nom d’édition de base pour apporter des modifications plus ciblées à des centaines, voire des milliers de sites d’ADN sur des gènes individuels, donnant ainsi une image beaucoup plus nuancée à haute résolution.

Étant donné que l’étude a été menée à l’aide de cellules T primaires provenant de donneurs de sang humain, les résultats sont d’une grande pertinence clinique, a noté Ralf Schmidt, MD, co-premier auteur de l’article. Schmidt, chercheur en médecine à l'Université de médecine de Vienne, est un ancien chercheur postdoctoral aux Gladstone Institutes.

“Cette étude se concentre sur la base génétique des fonctions des cellules immunitaires”, explique Schmidt. “Nous pouvons désormais interroger les cellules T avec une résolution nucléotidique, générant ainsi des plans pour le développement de médicaments, les diagnostics et d'autres efforts scientifiques.”

Avec d’immenses réserves de données générées à partir de plus de 100 000 sites sur les cellules T, la génomique informatique est devenue un élément essentiel de l’étude. Carl Ward, Ph.D., chercheur postdoctoral à Gladstone et co-premier auteur, a dirigé les efforts de l'équipe dans ce domaine, en s'appuyant sur des mesures importantes de la fonction cellulaire pour créer ce qu'il espère pouvoir servir de ressource indispensable aux immunologistes et aux développeurs de médicaments. ressemblent.

“Nous pouvons désormais attribuer des fonctions à des mutations spécifiques qui restaient un mystère”, explique Ward. “Nos cartes fonctionnelles détaillées peuvent également être combinées avec des ensembles de données existants et des outils d'IA pour amplifier nos découvertes et prédire de nouvelles pistes d'investigation.”

Ward note que le nouveau Nature Cette étude n'est que le début d'un nouveau chapitre de découvertes sur les cellules immunitaires : « Nos outils pour résoudre les maladies vont s'améliorer de plus en plus », dit-il. “Nous approchons du point où nous pouvons utiliser ces cartes pour concevoir des thérapies capables d'ajuster la fonction des lymphocytes T pour les traitements contre le cancer ou de la réduire pour traiter les maladies auto-immunes.”