Liver-on-a-a-chip, l'environnement de test idéal pour CRISPR

Deux professeurs de l'Arizona State University font partie des premiers bénéficiaires de subventions SCGE (Somatic Cell Genome Editing) du Fonds commun des instituts nationaux de la santé. La subvention de 2 600 000 $, répartie sur cinq ans, financera la première étude de la technologie CRISPR, technologie de montage du génome, à être utilisée sur une plate-forme "du foie humain sur puce".

Le programme SCGE, lancé en janvier 2018, vise à améliorer les options thérapeutiques pour les maladies rares et courantes, y compris en soutenant des méthodes permettant d'améliorer l'édition du génome humain.

Samira Kiani et Mo Ebrahimkhani, professeurs adjoints à l'École d'ingénierie des systèmes biologiques et des systèmes de santé, allient leurs compétences en matière de répétitions palindromiques courtes et régulièrement espacées, ou CRISPR, de technologies et de systèmes microphysiologiques humains pour évaluer l'innocuité et l'efficacité de l'édition du génome. sur la fonction des tissus humains.

CRISPR permet aux chercheurs de cibler les gènes et le matériel génétique dans les cellules afin de réguler leur comportement et leur fonctionnement. Du fait de sa facilité d'ingénierie et de sa programmabilité, CRISPR est considéré comme une technologie révolutionnaire pouvant potentiellement aider à guérir les maladies, à réparer les tissus corporels endommagés et à restaurer la santé des personnes.

Cependant, comme pour toute nouvelle technologie, l’application de la méthode CRISPR peut potentiellement produire des résultats inattendus.

"[CRISPR] est une source pathogène; ainsi, pour parler de l’être humain, vous devez faire face à un certain nombre de problèmes, tels que la toxicité, une réponse immunitaire ou certains autres effets indésirables pouvant affecter les tissus cellulaires de l’homme ", a déclaré Kiani, chef du projet «Il est possible que l’introduction du système crée une sorte d’effets non ciblés dans le génome, ce qui signifie qu’il n’influence pas seulement le code ADN de la cible, mais apporte également des modifications non intentionnelles à certaines parties du génome que nous ne portons pas». t sais [about] et ne veulent pas. "

Kiani et Ebrahimkhani appliqueront la méthode CRISPR sur la plate-forme Liverchip afin d’identifier les biomarqueurs du génome humain du foie qui indiquent une toxicité. L'analyse de l'ADN révélera également des biomarqueurs indiquant les effets non ciblés de Cas9, l'enzyme de séparation de l'ADN utilisée dans CRISPR, qui permet l'édition et la régulation très précises de gènes.

Jusqu'à présent, CRISPR n'a été testé que sur des modèles animaux ou des lignées de cellules humaines. L’utilisation de la plate-forme Liverchip fournit un modèle qui récapitule étroitement la biologie humaine et réduira considérablement le nombre de divergences introduites par les modèles animaux.

Ces supports d'organes sur puce constituent essentiellement un système de culture de cellules 3D conçu pour présenter les caractéristiques spécifiques d'un corps humain. Plusieurs cellules dans le milieu s'auto-assemblent pour générer un tissu similaire à un organe humain, imitant même le flux sanguin du corps humain et la profusion de médias dans les cellules.

"L'objectif final est de créer un système de culture capable de prédire la réponse tissulaire du foie chez l'homme", a déclaré Ebrahimkhani, qui a travaillé avec cette plate-forme pendant ses études au Massachusetts Institute of Technology. "Sur le long terme, nous espérons être en mesure de mettre au point un système CRISPR candidat capable de cibler un gène spécifique chez l'homme en contrôlant le type de cellule, le temps d'action et toute toxicité potentielle."

Le foie sera probablement l'un des premiers organes humains où des thérapies géniques seront testées. Compte tenu de la fréquence des maladies génétiques dégénératives associées au métabolisme et à la fonction hépatique, l'utilisation de la plate-forme foie sur puce comme substitut des cellules hépatiques humaines est idéale pour étudier l'efficacité de CRISPR / Cas9 en tant qu'outil thérapeutique.

L’équipe multidisciplinaire d’enquêteurs comprend Jin Park, professeur adjoint de recherche au centre Virginia G. Piper de diagnostics personnalisés de l’institut Biodesign de l’ASU. Park contribuera à l'analyse des données des séquences d'ARN et d'ADN afin d'identifier des biomarqueurs dans les tissus. Linda Griffith, professeur d'enseignement en génie biologique et mécanique de la School of Engineering au Massachusetts Institute of Technology et experte des systèmes microphysiques, et David Hughes de CN Bio Innovations, fournisseur commercial de Liverchip, collaborent avec l'équipe ASU. dans cette recherche. Ils apporteront de nouvelles technologies et leur expertise pertinente aux plates-formes cellulaires à base humaine.

"Nous sommes ravis de constater que les NIH ont confié à Samira et à Mo le leadership de cette subvention multi-institutionnelle", a déclaré Marco Santello, directeur de l'Ecole d'ingénierie des systèmes biologiques et de santé, l'une des six écoles de l'Ira A Fulton Schools of Engineering. "C'est un véritable témoignage du calibre de la faculté dans les écoles Fulton."

Fourni par Arizona State University

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