Au cours de l’appel à candidatures 2020, un jury international hautement qualifié a sélectionné 10 projets dans les trois domaines: Au-delà du CRISPR: outils et thérapeutiques; Formats thérapeutiques inhabituels: vecteurs, conjugués, nouveaux scaffolds; Facteurs génétiques et mécanismes moléculaires du développement des allergies.

Un vecteur bactérien pour la thérapie génique spécifique de CRISPR-Cas9

Prof. Dr. Alexandre Persat, Global Health Institute and Institute of Bioengineering, EPFL
https://www.p-lab.science/

L'avènement du CRISPR nous rapproche plus que jamais d'une thérapie génique généralisée. Cependant, l'absence de méthode adéquate pour l'administration de la machine CRISPR-Cas9 au tissu cible d'un patient représente toujours un obstacle à sa mise en œuvre thérapeutique. Nous proposons ici une alternative aux vecteurs viraux en exploitant la capacité de certaines bactéries à transférer de gros fragments d'ADN dans des cellules hôtes. Notre approche consiste à concevoir une fixation physique spécifique de ces bactéries aux cellules cibles, stimulant ainsi le transfert d'ADN. Pour y parvenir, nous exposerons des adhésines synthétiques qui lient les marqueurs de surface des cellules cibles à la surface des cellules bactériennes. L'amélioration de l'administration de CRISPR à l'aide de bactéries possède le potentiel de changer le paradigme actuel de l'édition de gènes, facilitant ainsi son utilisation thérapeutique.  

Vers l'application thérapeutique de l'editing du génome CRISPR/Cas9 dans le cerveau

Dr. Desiree Boeck, Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Universität Zürich
https://schwanklab.org

Les mutations génétiques contribuent grandement à l'apparition et à la progression de nombreuses maladies du cerveau. L'editing in vivo du génome CRISPR/Cas9 est donc une stratégie prometteuse pour traiter ces maladies. Dans FreeNovation, nous visons à inverser les mutations pathogènes dans les neurones ou les cellules gliales en utilisant l'editing in vivo de CRISPR/Cas9. Pour établir que CRISPR/Cas9 est une thérapie pour diverses maladies du cerveau, nous utilisons des modèles de souris pour le syndrome CACH (spécifique aux glies) et le syndrome de Dravet (spécifique aux neurones).

Identification des modulateurs de la transmission des prions a l’aide d’un CRISPR screen 

Dr. Elena De Cecco, Institute of Neuropathology, University Hospital Zurich
http://www.en.neuropathologie.usz.ch

Les maladies neurodégénératives représentent une menace sérieuse pour la santé humaine ainsi qu'un fardeau social et économique. La compréhension incomplète de leurs mécanismes moléculaires a jusqu'à présent entravé la découverte de nouvelles thérapies qui pourraient être efficaces pour prévenir la dégénérescence du cerveau. Nous allons réaliser un grand screening pour étudier comment les prions, l'agent causal d'une classe dévastatrice de maladies neurodégénératives, se propagent dans le cerveau. Plus précisément, nous étudierons quels gènes favorisent ou bloquent le transfert des prions des cellules malades vers les cellules saines. Les gènes identifiés dans cette étude pourraient être des cibles thérapeutiques importantes pour bloquer la progression de ces maladies. 

Perturbation transcriptionnelle dépendant du contexte par le système CRISPR-Cas13

Prof. Dr. Isabelle Mansuy & Dr. Bogdan Mateescu, Brain Research Institute, University of Zürich
https://www.hifo.uzh.ch/en/research/mansuy.html

Le développement de techniques d’édition du génome basées sur le système CRISPR/Cas9 a révolutionné la biologie. De nouvelles versions du système permettent aujourd’hui de manipuler non seulement l’ADN (le génome) mais aussi l’ARN résultant de la transcription de l’ADN (le transcriptome). Ce projet a pour but de mettre au point un système «intelligent» de contrôle du transcriptome basé sur le système CRISPR/Cas13 afin de moduler une signature d'ARN spécifique en fonction du type cellulaire. Ce nouvel outil apportera une spécificité et une flexibilité inégalées permettant d’envisager un futur usage thérapeutique.

Des dimères viraux pour augmenter la capacité de transport de l'ADN en thérapie génique

Dr. Jörg Schreiber, ETH Zürich, Department Biosysteme
https://bsse.ethz.ch/synbio

Dans la thérapie génique moderne, l'ADN est introduit par des virus dans les cellules cibles à réparer. Ce processus également appelé transduction est très efficace. Le virus adéno-associé (AAV) est souvent utilisé car il sert de médiateur pour la production de protéines pendant une longue durée et ne provoque pratiquement pas de mutations indésirables. Malheureusement, l'AAV ne peut transporter que de l'ADN inférieur à environ 5000 bases. Cela n'est pas suffisant pour de nombreuses applications de thérapie génique. Pour cette raison, des gènes plus longs étaient auparavant répartis sur deux particules virales. Si les deux infectent la même cellule cible, le gène entier peut être reconstruit par les cellules elles-mêmes. Cependant les deux virus n'atteignent souvent pas toutes les cellules, ce qui entraîne des erreurs. Afin de garantir que toutes les cellules transduites reçoivent l'ADN des deux virus, nous produirons des dimères viraux étroitement liés. Pour ce faire, nous ancrerons les régions de dimérisation d'autres protéines naturelles à la surface du virus. Nous utiliserons ensuite des gènes rapporteurs fluorescents pour déterminer si cette stratégie est plus efficace que la stratégie traditionnelle impliquant des monomères viraux. Si c'est le cas, nous essaierons d'améliorer les approches thérapeutiques de la dystrophie musculaire de Duchenne dans laquelle un gène est muté pour plus de 5000 paires de bases d'ADN.

L'échange de protéines inductibles et fonctionnelles comme nouvelle stratégie de thérapie génique contre les infections virales

Prof. Dr. Karin Metzner, Klinik für Infektionskrankheiten und Spitalhygiene, Universitätsspital Zürich
http://www.en.infektiologie.usz.ch/research/research_groups/pages/karin-...

Les virus ont besoin de cellules hôtes et de leurs protéines pour se multiplier, le blocage d'une protéine cellulaire est donc une stratégie thérapeutique potentielle. Comme les protéines cellulaires ont également des tâches physiologiques importantes, leur blocage s'accompagne souvent d'effets secondaires considérables. Nous aimerions établir un nouveau concept de lutte contre les infections virales, dans lequel une protéine cellulaire peut être échangée de manière contrôlée contre une variante protéique mutée. Ainsi les fonctions physiologiques seront maintenues, mais les virus ne pourront plus utiliser cette variante protéique pour leur reproduction et seront donc inhibés. À cette fin, notre vecteur de thérapie génique contiendra des régulateurs dérivés de la tétracycline, qui permettent de contrôler continuellement le blocage de la protéine cellulaire et la production du variant de la protéine et ainsi de les adapter aux conditions thérapeutiques respectives

Un outil de biologie synthétique pour accéder aux antibiotiques lipopeptidiques codés par des gènes

Dr. Anna Vagstad, ETH Zurich, Institute of Microbiology
https://micro.biol.ethz.ch/research/piel.html

Les thérapies peptidiques sont appréciées pour leur spécificité de cible et leur accessibilité synthétique. Bien que les banques de peptides codés par des gènes offrent un moyen intéressant de générer diverses séquences de peptides pour le développement de médicaments, leur utilisation est entravée par l'instabilité des peptides constitués uniquement d'acides aminés standard. Grâce aux récents efforts d'extraction du génome, un ensemble croissant d'enzymes de modification post-traductionnelle offre désormais un moyen intéressant de diversifier les peptides codés par des gènes au cours de la biosynthèse afin d'améliorer la stabilité et la bioactivité. Inspirés par les antibiotiques lipopeptidiques utilisés en clinique et la menace croissante des agents pathogènes résistants aux antibiotiques, nous développerons un outil de biologie synthétique pour exploiter le potentiel biocatalytique de ces enzymes de modification post-traductionnelle afin de générer une bibliothèque de peptides modifiés par les lipides comme agents antibactériens potentiels.

 

Analyse approfondie des cellules B chez les jumeaux monozygotes discordants et concordants asthmatiques

Dr. Willem van de Veen, Swiss Institute of Allergy and Asthma Research (SIAF), University of Zurich, Davos
http://www.siaf.uzh.ch/Bcell_immunology.html

Les mécanismes exacts de l'interaction génotype-environnement en relation avec le développement de l'asthme restent mal compris. Il existe des preuves démontrant l'héritabilité génétique de l'asthme, cependant, les facteurs environnementaux jouent un rôle important dans la médiation des événements épigénétiques qui sont associés à l'issue de la maladie. La comparaison de jumeaux concordants et discordants d'asthme constitue un outil utile car elle permet de réduire les facteurs confondants tels que le bagage génétique, l'exposition in utero, les expositions majeures pendant l'enfance, l'âge et le sexe. Jusqu'à présent, aucune étude sur le compartiment des cellules B en relation avec l'asthme n'a été réalisée dans une telle population d'étude. Nous voulons profiter de nos connaissances sur la biologie des cellules B dans le contexte de l'inflammation et de la tolérance allergique, des outils à notre disposition et de l'accès à une cohorte asthmatique unique et très bien caractérisée de jumeaux monozygotes concordants et discordants, pour étudier la contribution relative de la génétique et de l'environnement sur les réponses inflammatoires dans l'asthme.

De l'intestin à la peau: la colonisation fongique influence-t-elle la dermatite atopique ?

Prof. Dr. Marie-Charlotte Brüggen, University Hospital Zurich, University Zurich, Medical Campus Davos
http://www.en.dermatologie.usz.ch/research/reserach-groups/pages/researc...

La dermatite atopique est l'une des maladies inflammatoires chroniques de la peau les plus répandues dans le monde. Elle s'accompagne d'un dysfonctionnement de la barrière de la peau mais aussi du tube digestif. Les champignons colonisent notre peau et nos intestins. Dans ce projet, nous étudions si les composants fongiques de l'intestin peuvent influencer la dermatite atopique ou la réaction inflammatoire dans le corps qui l'accompagne. Un lien entre la colonisation fongique dans l'intestin et l'inflammation de la peau pourrait ouvrir la porte à de nouvelles approches thérapeutiques.  

Caractéristiques moléculaires de la peau non lésionnelle de la dermatite atopique

Dr. Yasutaka Mitamura, Swiss Institute of Allergy and Asthma Research (SIAF), University of Zurich, Davos
https://www.siaf.uzh.ch/

La dermatite atopique représente l'une des charges les plus lourdes pour le système de santé. De nouvelles thérapies et de nouveaux biomarqueurs sont demandés. Le mécanisme de maintien de l'homéostasie cutanée dans la peau non lésée est encore imprécis. L'objectif de ce projet est d'identifier les voies moléculaires et les biomarqueurs liés au maintien de la peau non lésionnelle, ainsi que les cibles de traitement efficaces pour éviter la formation ou la récurrence de la peau lésée.