Une enzyme CRISPR 100 fois plus sensible à l'ARN viral, en labo

Les scientifiques utilisent depuis longtemps CRISPR, l'outil d'édition génétique, pour modifier précisément l'ADN. Son cousin Cas13a agit sur autre chose : l'ARN, le matériel génétique transporté par des virus comme le VIH. À Rice University, une équipe a désormais rendu Cas13a 100 fois plus sensible, en laboratoire, à la détection de cet ARN. Le travail a été dirigé par le professeur associé Yang Gao et par l'étudiant en doctorat Seye Oladeji, premier auteur de l'étude publiée dans Cell Chemical Biology.

Le problème que ces chercheurs voulaient résoudre est familier en diagnostic. Un test de détection utilise une enzyme qui se fixe sur un brin cible d'ARN, puis produit un signal, comme un changement de couleur, qu'une personne ou une machine peut lire. La plupart de ces tests exigent des conditions difficiles pour produire ce signal. La version de départ de Cas13a supportait ces conditions, mais elle ne détectait pas de très faibles quantités de la cible. L'idéal affiché par Seye Oladeji est un test capable de détecter aussi peu qu'un brin d'ARN par microlitre, soit à peu près une goutte de sang. L'enzyme de départ était loin de ce seuil.

La solution est partie de la forme de la protéine. Cas13a bouge beaucoup lorsqu'elle se fixe sur sa cible, ce qui rend sa structure difficile à saisir dans le détail. Seye Oladeji a conçu un moyen de maintenir l'enzyme et sa cible ARN immobiles assez longtemps pour la résoudre. Une fois la structure en main, l'équipe a retenu deux zones candidates et les a testées en laboratoire. La modification des deux a rendu l'enzyme trop sensible : elle émettait un signal même sans la cible. La modification d'une seule a multiplié la sensibilité par 100, sans perte de stabilité. L'enzyme modifiée a ensuite été testée sur un échantillon synthétique de VIH non infectieux, où elle a affiché la même amélioration de 100 fois.

Ce qui change pour le diagnostic, c'est que la cible de détection peut être remplacée. L'enzyme est associée à une séquence guide, et ce guide est facile à reprogrammer. L'équipe affirme que la même enzyme pourrait être orientée vers le SARS-CoV-2, la grippe, Ebola, Zika, le virus respiratoire syncytial ou le virus de l'hépatite C. Yang Gao soutient que l'enzyme elle-même est l'élément déterminant, et que la version de son équipe est « optimisée pour des tests de détection de l'ARN sensibles et stables », qui pourraient potentiellement être utilisés dans des tests commerciaux comme la RT-qPCR et les tests rapides à flux latéral. Ce sont des formulations conditionnelles, et l'étude ne teste aucun de ces usages. Les chercheurs ne donnent aucun calendrier, et les résultats obtenus jusqu'ici proviennent d'échantillons de laboratoire, et non de patients ou de terrain. Pour une clinique ou un laboratoire d'analyse de l'eau, le gain concret ne viendrait qu'une fois l'enzyme intégrée à un kit commercial et vérifiée sur de véritables échantillons.