La prime editing jumelle améliorée réduit les répétitions géniques défectueuses dans des cellules modèles d'ataxie

<p>L'ataxie spinocérébelleuse de type 3 (SCA3) est causée par une expansion anormale de répétitions CAG dans le gène <em>ATXN3</em>, produisant une protéine toxique contenant une polyglutamine (polyQ). La correction de telles altérations génomiques de grande ampleur dépasse les capacités des éditeurs de bases CRISPR classiques ou des éditeurs prime simples, ce qui fait du twin prime editing — qui déploie deux complexes d'éditeurs prime coordonnés pour générer des flaps d'ADN complémentaires — une stratégie prometteuse mais encore peu mature.</p>

<p>Cette étude visait à améliorer le twin prime editing sur deux fronts : l'ingénierie des protéines et la conception des ARN guides. L'équipe a fusionné le domaine de la protéine La (résidus 1–194), connu pour protéger les extrémités 3′ des ARN de la dégradation exonucléolytique, à l'éditeur prime SpCas9(H840A)-transcriptase inverse, créant ainsi le La-twin-PE. Ils ont également comparé de manière systématique trois architectures de chevauchement des pegRNA — chevauchement total (entièrement complémentaire), bras d'homologie et chevauchement partiel — sur trois loci génomiques de référence (HEK3, FANCF, AAVS1) dans des cellules HEK293FT, avant d'étendre les tests à 13 loci.</p>

<p>Les principaux résultats ont montré que le La-twin-PE combiné à des designs de pegRNA à chevauchement total ou partiel surpassait systématiquement le twin-PE conventionnel, avec une augmentation statistiquement significative de 1,75 ± 0,21 fois de l'édition précise sur 13 loci. De façon cruciale, les taux d'indels non intentionnels sont restés comparablement faibles, préservant ainsi la fidélité. Les designs de pegRNA à bras d'homologie, en revanche, ne bénéficiaient pas de la fusion avec La et généraient en réalité des taux plus élevés de résultats indels seuls, en particulier avec les modules SpCas9 de type sauvage. De manière inattendue, la combinaison du module La-twin-PE avec des epegRNA (qui portent un élément de stabilisation par pseudonœud 3′) réduisait l'efficacité d'édition, suggérant que ces deux mécanismes de protection des ARN sont mécanistiquement incompatibles.</p>

<p>Au-delà de l'insertion de petites séquences, le La-twin-PE a permis un knockin efficace, médié par la recombinase Bxb1, d'un transgène GFP d'environ 2,8 kb aux loci cibles après installation des sites attB/attP, démontrant ainsi une scalabilité à des tailles de cargo thérapeutiquement pertinentes. Le résultat le plus pertinent sur le plan clinique concerne les cellules HEK293FT-ATXN3-Q84, un modèle cellulaire humain engineered de la SCA3 : le La-twin-PE a réussi à éliminer le tract de répétitions étendu codant pour la polyQ dans <em>ATXN3</em>, apportant ainsi une preuve de concept pour la correction thérapeutique du génome dans les maladies à expansion de répétitions.</p>

<p>Bien que ces résultats soient prometteurs, l'étude est actuellement limitée à des lignées cellulaires humaines en culture ; l'efficacité et la sécurité dans des neurones post-mitotiques ou dans des modèles animaux in vivo restent à établir. L'administration du large construct La-twin-PE au cerveau constitue un obstacle translationnel supplémentaire. Néanmoins, cette plateforme optimisée offre une voie plus efficace et plus rationalisée vers une édition génomique précise à grande échelle, pertinente pour la SCA3, la maladie de Huntington, l'hémophilie et d'autres pathologies génétiques complexes.</p>