La méthode Stitch RNA (StitchR) pourrait accélérer le développement de nouveaux médicaments qui pourraient traiter de manière significative la dystrophie musculaire de Duchenne.
La perte du code ADN qui permet de fabriquer certaines grosses protéines dont les muscles ont besoin pour fonctionner correctement peut entraîner des maladies qui affaiblissent et dépérissent les muscles. Les traitements géniques tentent de réintroduire ce code dans le muscle, mais cela peut s'avérer difficile car le code ADN est très long. Les chercheurs ont trouvé une nouvelle façon de transmettre le code. Il sera désormais envoyé en morceaux qui seront assemblés à l'intérieur des cellules musculaires. Cela pourrait conduire à de nouveaux traitements géniques qui peuvent aider les personnes qui perdent du muscle ou qui s'affaiblissent.
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Le problème de la longueur de l'ADN en thérapie génique
La thérapie génique a été créée pour traiter un certain nombre de maladies qui provoquent une atrophie et un affaiblissement des muscles, mais des efforts supplémentaires sont encore en cours pour améliorer son efficacité. Cela peut s'avérer difficile car certaines des protéines dont les cellules musculaires ont besoin sont très grosses. Le code ADN d'un gène indique au corps comment fabriquer une protéine. La longueur de ce code est mesurée par des blocs chimiques appelés bases.
Le code de base de l'ADN doit être plus long pour les protéines plus grosses. La séquence codante de la protéine dystrophine, absente chez les personnes atteintes de dystrophie musculaire de Duchenne, comporte plus de 10 000 bases. La plupart des séquences codantes des gènes ne comportent qu'environ 1 000 bases. Par exemple, si vous n'avez pas suffisamment de protéine dysferline, vous pouvez être atteint de dystrophie musculaire des ceintures et d'autres types de dystrophie musculaire. La chaîne de bases qui constitue son code comporte plus de 6 000 bases.
Le défi de l’utilisation de coquilles vides de virus
Des chercheurs ont découvert que l'utilisation des enveloppes vides des virus est la méthode la plus efficace pour introduire des séquences codantes dans les cellules du corps. Ces enveloppes, appelées capsides, sont utilisées par les virus pour encapsuler leur matériel génétique et le transporter vers les cellules voisines en vue de l'infection. Elles peuvent également être utilisées pour la thérapie génique, car elles peuvent être produites artificiellement en laboratoire sans le dangereux codage viral. Actuellement, les capsides d'un virus connu sous le nom de virus adéno-associé, ou AAV, sont les plus efficaces pour la thérapie génique. L'AAV est capable d'atteindre un grand nombre de nos cellules sans stimuler le système immunitaire.
Néanmoins, la capside de l'AAV ne peut pas physiquement contenir les séquences codantes de la dystrophine et de la dysferline. Elle ne peut contenir qu'une séquence aussi longue que le code génétique du virus lui-même, qui mesure moins de 5 000 bases et seulement 26 nanomètres de large (un millier d'entre elles pourraient tenir sur la surface d'un cheveu humain).
Les ribozymes pourraient être la solution
Une nouvelle méthode a permis de contourner ce problème. Une classe de molécules appelée ribozyme a été identifiée et étudiée au cours des dernières décennies. Les ribozymes sont des séquences d'ARN qui ont la capacité de se diviser en deux. Les ribozymes sont des copies de l'ADN qui sont utilisées pour générer des protéines. Ils y parviennent en laissant des marques chimiques particulières sur les extrémités fraîchement coupées. Certaines protéines de la cellule peuvent reconnaître ces marqueurs et recoudre les extrémités ensemble, selon des recherches menées à New York et dans le Massachusetts. Ils pensaient que cela pourrait être utilisé pour combiner les extrémités de deux molécules d'ARN distinctes, comme deux composants d'une thérapie génique. Pour Stitch RNA, ils ont baptisé la méthode StitchR.
Les scientifiques ont créé deux molécules d'ARN pour tester StitchR : l'une avec la partie initiale de la séquence codante de la dysferline suivie d'un second ribozyme, et l'autre avec un ribozyme suivi de la partie restante de la séquence codante de la dysferline. Afin d'induire une dégénérescence musculaire des ceintures des membres dans un modèle murin, ils ont chargé certaines capsides d'AAV avec une molécule et d'autres capsides d'AAV avec l'autre molécule.
Qu'est-ce que Stitch RNA et comment fonctionne-t-il ?
Les ribozymes sont activés une fois qu'ils pénètrent dans les cellules musculaires de la souris et clivent les molécules correspondantes. En identifiant les marques laissées par les coupures, les processus de réparation de la cellule fusionnent les deux morceaux ensemble, rétablissant ainsi la protéine dysferline dans les muscles de la souris.
Cette méthode a également été testée en utilisant la dystrophine par les chercheurs. Étant donné que la séquence codante de la dystrophine est encore trop grande pour la capside de l'AAV, même après avoir été coupée en deux, ils ont fourni la séquence codante pour une protéine légèrement plus courte mais toujours fonctionnelle. La méthode a amélioré un certain nombre de paramètres de l’état musculaire dans le modèle murin de la dystrophie musculaire de Duchenne.
Conclusion
Bien que ces méthodes aient été développées depuis de nombreuses années comme traitements potentiels pour la dystrophie musculaire de Duchenne, les dysferlinopathies et d’autres troubles, elles ne se sont pas révélées très efficaces. Les résultats obtenus dans les modèles murins sont prometteurs et cette nouvelle approche pourrait aider à résoudre certaines difficultés. Pour savoir si ces recherches peuvent déboucher sur de nouveaux médicaments, des tests supplémentaires sont nécessaires.
