Édition génique au locus CFTR par Homology-independent targeted insertion (HITI) : Évaluation de la stratégie moléculaire dans des cellules épithéliales et des organoïdes des voies respiratoires

Porteur du projet : Anne BERGOUGNOUX

Contexte :
A ce jour, 10% des patients atteints de mucoviscidose ne peuvent pas bénéficier des thérapeutiques avec modulateurs de la protéine CFTR. En effet, certaines mutations du gène CFTR ont pour conséquence l’absence de protéine CFTR. Il n’est donc pas possible de la moduler.
Des thérapeutiques basées sur l’édition des gènes par système CRISPR-Cas9, fonctionnant comme des « ciseaux à ADN », sont désormais validées dans certaines maladies rares hématologiques (drépanocytose, béta-thalassémie).
Plusieurs contraintes limitent encore la mise en place de cette stratégie comme thérapie dans la mucoviscidose :

• le gène CFTR est assez étendu et recense près de 2000 variants différents ;
• le type d’édition à réaliser est de type « modification » et non « suppression » comme cela est fait pour les pathologies hématologiques ;
• le ciblage de l’édition dans les cellules « souches » épithéliales respiratoires est complexe, elles sont hétérogènes et difficilement accessibles ;
• les techniques d’édition, même si de plus en plus maîtrisées, peuvent induire des modifications à d’autres endroits du génome, ou modifier l’expression des gènes.

Objectifs :
L’objectif principal de ce projet est le développement d’une stratégie thérapeutique par l’édition génique du gène CFTR dans des cellules épithéliales respiratoires de patients atteints de mucoviscidose et des organoïdes respiratoires, cultivés au laboratoire. Nous utiliserons une technologie CRISPR-Cas9 avec un système permettant l’insertion, dans l’ADN des cellules, d’un Super-Exon codant pour la seconde moitié de l'ARN messager CFTR.

Ce projet a pour objectifs secondaires :

• l’identification et la description des cellules épithéliales dans lesquelles l’édition de gène avec notre système d’insertion est la plus efficace ;
• l’évaluation des effets non-spécifiques de cette édition de gène sur l’ADN et l’ARN des cellules épithéliales.
• la comparaison de ce système d’édition « avec insertion » avec d’autres systèmes d’édition plus ciblés, sur l’efficacité et les effets non-spécifiques.

Perspectives :
L’édition génique par insertion d’un Super-Exon, codant plus de la moitié de l'ARN messager CFTR, permettrait la correction simultanée de près de 300 mutations sévères, dont de nombreux variants pour lesquels les modulateurs de la protéine CFTR ne sont pas adaptés.

L’identification et la description des sous-types cellulaires épithéliaux les plus adaptés à la technologie d’édition testée, et l’identification des effets non-spécifiques de l’édition sur l’ADN et l’ARN permettront une avancée importante dans la mise en place d’une stratégie thérapeutique par édition chez les patients.