Progrès de la thérapie génique à base d'ARN : contrôle de l'épissage, délivrance par nanoparticules, plateforme de microARN

Des chercheurs ont rapporté de nouvelles avancées dans la thérapie génique à base d'ARN, notamment une petite molécule cliniquement approuvée qui contrôle précisément l'expression génique par modulation de l'épissage de l'ARN, des nanoparticules enrobées de protéines pour une délivrance génique plus sûre, et une plateforme dérivée de microARN pour une thérapie anticancéreuse multiciblée. Ces approches répondent aux principales limites des thérapies géniques existantes, allant du risque de modifications génomiques permanentes aux réponses immunitaires, en passant par la nécessité d'un traitement anticancéreux combiné.

Dans une étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs ont décrit une stratégie de régulation génique précise via la modulation de l'épissage de l'ARN, utilisant une petite molécule cliniquement approuvée. La petite molécule, déjà utilisée en clinique pour des indications sans rapport, peut être réutilisée pour manipuler les résultats d'épissage en se liant à des composants spécifiques du complexe spliceosome. Cette liaison déplace l'équilibre d'épissage, favorisant l'inclusion ou l'exclusion des exons ciblés. Contrairement aux techniques d'édition génique qui modifient le code de l'ADN, cette approche centrée sur l'ARN permet un contrôle génique réversible, ajustable et plus nuancé, sans modifications génomiques permanentes. La variation de la concentration et de la durée d'exposition à la petite molécule a permis des réponses graduées dans les schémas d'épissage, se traduisant par des changements dose-dépendants dans la production de protéines, confirmés sur de multiples cibles géniques et types cellulaires. Les maladies génétiques causées par des défauts d'épissage, telles que l'amyotrophie spinale ou certaines formes de mucoviscidose, pourraient bénéficier d'une modalité capable de restaurer des schémas d'épissage normaux, et les cancers pilotés par des isoformes d'épissage aberrantes pourraient être sensibilisés au traitement en commutant sélectivement les variants d'épissage. Des expériences utilisant des cellules dérivées de patients ont démontré un sauvetage fonctionnel des phénotypes pathologiques après traitement, avec restauration de la fonction protéique normale. Les analyses transcriptomiques ont révélé un degré élevé de spécificité, avec des changements d'épissage non intentionnels minimes au-delà des gènes cibles visés, et des études d'exposition chronique ont indiqué que les cellules maintiennent leur viabilité et leur fonction normale.

Par ailleurs, des scientifiques de l'Université du Michigan ont mis au point une méthode pour délivrer des thérapies géniques à l'aide de nanoparticules enrobées de protéines. Les nanoparticules utilisent la sérum-albumine comme matériau d'enrobage, en remplacement des nanoparticules lipidiques à base de graisses couramment utilisées dans les vaccins à ARNm et les thérapies géniques, lesquelles ont été associées à une inflammation et à une toxicité hépatique. L'équipe a réussi à modifier plusieurs types de cellules humaines—notamment des cellules de cancer du foie, des cellules rénales et des cellules immunitaires—cultivées in vitro, en encapsulant de l'ADN ou de l'ARN messager codant pour la protéine fluorescente verte (GFP) à l'intérieur des nanoparticules. L'encapsulation protéique protège la cargaison génétique et améliore la biocompatibilité en réduisant potentiellement les réponses inflammatoires et les lésions hépatiques. Les nanoparticules sont fabriquées à l'aide de la technologie de jet électrohydrodynamique (EHD), dans laquelle une solution de protéines et de matériel génétique est soumise à un champ électrique à haute tension, puis enrobée de polyéthylèneimine, un polymère chargé positivement qui facilite l'échappement endosomal. Contrairement aux vecteurs viraux, ces nanoparticules protéiques délivrent des instructions génétiques sans intégrer les acides nucléiques dans le génome hôte, réduisant ainsi le risque de mutagenèse insertionnelle. Étant donné que les effets génétiques sont transitoires—l'ARNm persiste pendant des jours tandis que l'expression de l'ADN plasmidique peut durer plusieurs mois—les protocoles peuvent impliquer des doses répétées ou des administrations de rappel. L'équipe envisage à l'avenir le déploiement d'éléments d'édition génique CRISPR-Cas9 au sein de ces nanoparticules pour obtenir des modifications génomiques ciblées et permanentes, ouvrant potentiellement la voie à des cures en une seule administration. Cette plateforme émerge alors que l'on s'inquiète du fait que les thérapies virales approuvées par la FDA administrées par voie systémique risquent de provoquer des infections et des réactions immunitaires dangereuses, et que les vecteurs viraux peuvent induire par inadvertance des tumeurs malignes secondaires.

Dans le cadre de recherches sur le glioblastome, des investigateurs ont démontré une plateforme de thérapie génique basée sur des sous-produits accessoires issus du traitement des microARN. La plateforme est capable de transporter de multiples éléments fonctionnellement différents, qui deviennent biologiquement actifs après clivage de la séquence primaire dans laquelle ils sont codés. La seule exigence pour son ingénierie est la préservation des sites de clivage de Drosha, ce qui permet la libération correcte de chaque composant actif, offrant ainsi un échafaudage flexible de type « plug-and-play » pour le ciblage multiple spécifique d'une maladie. À titre de preuve de concept, l'approche a été validée dans divers modèles de glioblastome, le cancer du cerveau le plus mortel chez l'adulte, se traduisant par un effet antitumoral hautement synergique. Ces travaux représentent la première fois que des séquences accessoires constituant le composant d'échafaudage d'un gène de microARN sont observées persister après son traitement, permettant de reconsidérer la structure génétique du microARN comme un véhicule pour introduire une combinaison de petits ARN non codants divers et polyfonctionnels dans les cellules. La conception permet également le clivage d'une structure aptamère de taille appropriée à partir d'une séquence plus longue pilotée par l'ARN polymérase II, surmontant la limitation antérieure selon laquelle les aptamères dépendent de l'ARN polymérase III pour l'expression intracellulaire ; les investigateurs ont utilisé un aptamère dirigé contre p50 pour démontrer cette stratégie.