La thérapie génique vise à traiter ou prévenir les maladies en introduisant, retirant ou modifiant le matériel génétique dans les cellules d’un patient. La technologie est passée du concept théorique aux traitements approuvés pour plusieurs maladies génétiques et cancers.
Ajout de Gène et Édition Génique
Deux grandes stratégies existent. L’ajout de gène délivre une copie fonctionnelle d’un gène pour compenser un gène défectueux, sans modifier le génome endogène. L’édition génique utilise des nucléases modifiées pour modifier directement le génome, corrigeant la mutation sous-jacente. L’ajout de gène est plus simple et plus avancé cliniquement, mais l’édition génique offre le potentiel d’une correction permanente.
Vecteurs Viraux
Les virus sont des véhicules de délivrance de gènes naturels qui ont été adaptés à un usage thérapeutique. Les vecteurs adéno-associés sont les plus couramment utilisés dans les essais cliniques. L’AAV est non pathogène, infecte les cellules en division et non en division, et persiste sous forme d’épisome. Les vecteurs AAV ont une capacité de charge limitée d’environ 4,7 kilobases et peuvent déclencher des réponses immunitaires à fortes doses. Différents sérotypes d’AAV ont des tropismes tissulaires distincts, permettant le ciblage d’organes spécifiques. Le sérotype 2 d’AAV a un tropisme naturel pour la rétine, tandis que l’AAV9 traverse la barrière hémato-encéphalique.
Les vecteurs lentiviraux sont dérivés du VIH et intègrent leur cargaison dans le génome hôte, fournissant une expression à long terme. Ces vecteurs sont construits en utilisant des techniques de ligature et clonage d’ADN. Ils peuvent transporter des charges utiles plus grandes jusqu’à 8 kilobases et infectent les cellules en division et non en division. L’intégration comporte un risque de mutagénèse insertionnelle, mais les vecteurs auto-inactivants ont amélioré la sécurité. Les vecteurs lentiviraux sont utilisés dans la thérapie cellulaire CAR-T, où les lymphocytes T du patient sont modifiés ex vivo pour exprimer un récepteur antigénique chimérique ciblant les cellules cancéreuses.
Délivrance Non Virale
Les méthodes non virales évitent certaines limitations des vecteurs viraux, notamment l’immunogénicité et la capacité de charge. Les nanoparticules lipidiques encapsulent les acides nucléiques pour la délivrance, les protégeant de la dégradation et facilitant l’entrée cellulaire. Les LNP ont été utilisées avec succès dans les vaccins à ARNm et sont en développement pour la thérapie génique. L’électroporation utilise des impulsions électriques pour créer des pores transitoires dans les membranes cellulaires, permettant l’entrée de l’ADN. Les méthodes physiques telles que l’injection hydrodynamique, où une solution d’ADN est rapidement injectée dans la circulation sanguine, peuvent obtenir l’expression de gènes dans le foie de modèles animaux.
Thérapies Géniques Approuvées
Plusieurs thérapies géniques ont reçu une approbation réglementaire. Luxturna traite la dystrophie rétinienne héréditaire causée par des mutations de RPE65, délivrant une copie fonctionnelle du gène par AAV2. Zolgensma traite l’amyotrophie spinale en délivrant le gène SMN1 par AAV9. Strimvelis traite le déficit en adénosine désaminase par transduction ex vivo de cellules souches hématopoïétiques avec un vecteur rétroviral. Les thérapies cellulaires CAR-T, dont Kymriah et Yescarta, sont approuvées pour certaines tumeurs malignes à lymphocytes B. Les approbations récentes incluent les thérapies géniques de l’hémophilie B et de l’hémophilie A utilisant des vecteurs AAV.
Édition Génique par CRISPR
CRISPR-Cas9 a révolutionné l’édition génique en permettant une modification précise et efficace de séquences génomiques spécifiques. Le système consiste en une nucléase Cas9 guidée par un ARN guide unique qui s’apparie par complémentarité de bases avec la séquence d’ADN cible. La nucléase Cas9 crée une cassure double brin au site cible, qui est ensuite réparée soit par jonction d’extrémités non homologues, soit par réparation dirigée par homologie.
La NHEJ peut perturber un gène en introduisant de petites insertions ou délétions, utile pour inactiver les gènes pathogènes. La HDR peut introduire des changements de séquence précis lorsqu’un modèle de réparation est fourni, permettant la correction de mutations. L’édition de bases utilise une Cas9 modifiée fusionnée à une désaminase pour convertir directement une base en une autre sans créer de cassure double brin. L’édition primaire utilise une Cas9 nickase fusionnée à une transcriptase inverse pour écrire de nouvelles informations génétiques à un site spécifique.
Défis et Risques
La thérapie génique fait face à plusieurs défis. Les réponses immunitaires aux vecteurs viraux peuvent limiter l’efficacité et causer des effets indésirables. Le système immunitaire inné reconnaît les capsides virales et les acides nucléiques, tandis que l’immunité adaptative génère des anticorps neutralisants qui empêchent la réadministration et peuvent exclure le traitement chez les patients ayant une immunité préexistante. L’édition hors cible reste une préoccupation pour les approches basées sur CRISPR, pouvant provoquer des mutations non intentionnelles. La délivrance aux tissus cibles est difficile pour de nombreuses maladies, en particulier celles affectant le cerveau, les muscles ou les poumons. La durabilité à long terme de l’expression et le potentiel d’effets indésirables tardifs nécessitent un suivi prolongé dans les essais cliniques.
