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Les scientifiques travaillent pour créer de l’ADN humain synthétique

Le projet du génome humain (Human Genome Project – HGP) a pris 13 ans et 3 milliards de dollars. Les scientifiques qui envisagent de synthétiser l’ADN humain pensent qu’il ne reste que cinq ans. Ils cherchent 100 millions de dollars, et pensent que le coût total sera inférieur à celui du HGP. Leur but est d’obtenir le coût de fabrication d’une paire de base d’ADN à un cent.

En mai 2016, une réunion apparemment banale a déclenché une tempête de controverse. Plus de 100 experts en génétique et bioingénierie se sont réunis à la Harvard Medical School pour une réunion qui était fermée au public – les participants ont été invités à ne pas contacter les médias ou à publier des articles sur les médias sociaux.

Des experts ont tenu une réunion secrète à propos de la création d’un génome humain synthétique

Le même groupe s’est rassemblé à New York le 9-10 mai 2017.

Pour les organisateurs de la réunion, les mesures secrètes de 2016 visaient à faire en sorte que le plus grand nombre de personnes aient entendu parler du projet. Ils ont soumis un document sur le projet à une revue scientifique et ont été dissuadés de partager les informations publiquement avant qu’il ne soit publié. L’autre raison pour laquelle ce groupe de scientifiques, tout en encourageant le débat et la participation du public, hésitait à attirer trop l’attention. Leur projet est un essai pour synthétiser l’ADN, y compris l’ADN humain. Les chercheurs commenceront avec des organismes simples, tels que les microbes et les plantes, mais espèrent créer finalement des brins de code génétique humain. Un des organisateurs du groupe, Jef Boeke, directeur de l’Institut pour la génétique des systèmes à la NYU School of Medicine, a déclaré à CNBC que l’incorporation d’ADN synthétisé dans des cellules de mammifères (ou même humaines) pourrait se produire dans quatre à cinq ans.

Ce projet s’inscrit dans la lignée du Human Genome Project (HGP), un projet de 2,7 milliards de dollars sur 13 ans qui a permis aux scientifiques de décoder d’abord le génome humain. « HGP nous a permis de lire le génome, mais nous ne le comprenons toujours pas complètement », a déclaré Nancy Kelley, la coordinatrice du projet GP-write.

Génome synthétique : Les scientifiques proposent un projet qui consiste à créer l’ADN humain

La biologie de l’école secondaire couvre les éléments de base de l’ADN, appelés nucléotides – adénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T). Les 3 milliards de paires humaines fournissent les plans pour la construction de nos cellules. L’intention de GP-write est de fournir une meilleure compréhension fondamentale de la façon dont ces pièces fonctionnent ensemble. L’utilisation de génomes synthétisés a des implications à la fois pragmatiques et théorique – cela pourrait conduire à un coût plus faible et une meilleure qualité de la synthèse d’ADN, des découvertes sur l’assemblage de l’ADN dans les cellules et la possibilité de tester de nombreuses variations d’ADN.

« Si vous le faites, vous gagnez une compréhension beaucoup plus profonde de la façon dont un appareil complexe fonctionne » a déclaré Boeke. Il compare le génome à un vélo – Vous ne pouvez comprendre complètement quelque chose qu’une fois que vous l’avez démonté puis remonté. Un génome synthétique est un moyen pour apprendre de nouvelles informations ».

Boeke est particulièrement enthousiasmé par ce qu’il appelle une « ultrasafe cell line » (lignée cellulaire ultra sûre). Certains types de cellules de mammifères destinés à produire certains types de médicaments à grosses molécules, appelés agents biologiques.

« [Les lignées cellulaires] ont été cultivées dans des boîtes de laboratoire pendant des décennies, mais vous ne pouvez pas concevoir les génomes – les outils pour le faire sont assez grossiers », a déclaré Boeke. Parfois, ces cellules sont infectées par un virus, et cela interrompt complètement la production de médicaments. Une cellule synthétique dépourvue de matériel génétique superflu pourrait, selon les preuves, être résistante aux virus, produisant constamment des médicaments utiles pour traiter la maladie.

Les résultats de GP-write pourraient également conduire à une thérapie de cellules souches qui ne risque pas d’infecter le patient avec une autre maladie, ce qui semble être le cas d’un patient ayant reçu un traitement de cellules souches au Mexique. Ou ils pourraient créer une ligne de micro-organismes qui pourraient aider les humains à produire certains de leurs propres acides aminés – des nutriments que nous recevons habituellement de la nourriture.

Ces résultats, bien sûr, ne se feront pas du jour au lendemain. Boeke, qui a passé des années à synthétiser de l’ADN de levure, sait qu’il y aura beaucoup d’obstacles techniques. « Transmettre efficacement de gros fragments d’ADN dans des cellules de mammifères, en les construisant rapidement, ce seront des défis majeurs », a-t-il déclaré.

Les scientifiques devront également le faire sans casser la tirelire. À l’heure actuelle, Kelley estime qu’il en coûte 10 cents pour synthétiser chaque paire de base, les molécules liées qui constituent la double hélice de l’ADN (la start-up GenScript annonce des prix encore plus élevés, à 23 cents pour « l’économie »). Considérant que les humains ont 3 milliards de paires de bases. « Si nous pouvions réduire ce coût à un cent par paire de base, cela ferait vraiment une différence », a déclaré Kelley.

Depuis la réunion de mai 2017, Kelley, Boeke et leurs collaborateurs ont publié un article dans Science sur le projet, ainsi qu’un livre blanc décrivant son calendrier. Selon Kelley, près de 200 chercheurs et collaborateurs du monde entier ont manifesté leur intérêt à participer, allant des chercheurs institutionnels aux scientifiques d’entreprise. Des expériences préliminaires sont déjà en cours, et les organisateurs du projet discutent du projet avec des entreprises ainsi qu’avec des agences fédérales et étatiques qui pourraient les aider à atteindre leur objectif de recueillir 100 millions de dollars cette année. Ils estiment que GP-write devrait coûter moins, au total, que le projet du génome humain de 3 milliards de dollars, bien qu’ils n’aient pas fourni de projections de coûts plus spécifiques.

L’Université de Columbia a déjà obtenu 500 000 $ pour un projet pilote GP-write, de la DARPA. La participation de DARPA invite inévitablement des visions de soldats autosuffisants qui n’ont pas besoin de manger, mais l’équipe de GP-Write a explicitement dit qu’ils n’essayaient pas de faire des gens synthétiques. Ils prévoient seulement de créer des cellules synthétiques, ou des morceaux de tissus (organoïdes) fabriqués à partir de ces cellules, pas des œufs ou des embryons.

Après la nouvelle de la réunion de mai, certains ont critiqué la façon dont le déploiement a été géré. « Étant donné que la synthèse du génome humain est une technologie qui peut complètement redéfinir le noyau de ce qui rejoint maintenant l’humanité tout entière en tant qu’espèce, nous soutenons que des discussions sur la possibilité de rendre ces capacités réelles … ne devrait pas avoir lieu sans considération ouverte et examen préalable de la question de savoir s’il est moralement justifié de continuer » peut-on lire dans un article publié dans Cosmos.

Les scientifiques ciblent 2026 pour le premier génome synthétique

Boeke dit qu’une discussion publique et scientifique est exactement ce que les organisateurs de GP-write ont l’intention d’avoir. « Je pense que l’articulation de notre plan pour ne pas commencer à synthétiser un génome humain complet demain nous a été utile. Nous avons une période de quatre à cinq ans où il y a suffisamment de temps pour débattre de la sagesse de cette question … tout le monde a une opinion et veut que sa voix soit entendue. Nous voulons entendre ce que les gens ont à dire. » a déclaré Jef Boeke.

250 personnes étaient présentes à la réunion du centre de génomique de New York, incluant des discussions sur les applications, l’éthique et la logistique derrière le projet GP-write. Les participants ont dévoilé des dizaines de façons dont la conception et la construction de génomes pourraient rendre possible une litanie éblouissante d’avancées futuristes.

Les scientifiques ont décrit des moyens de changer les génomes des microbes qui vivent dans l’intestin humain afin de protéger les personnes contre l’obésité et le stress chronique; changer les génomes des plantes pour qu’ils détectent le TNT explosif; rendre les bactéries qui produisent des produits pharmaceutiques résistants aux virus qui ont fermé les lignes de production coûteuses, et plus encore.

L’objectif général de GP-write (le GP est synonyme de projet du génome) est de « faire avancer la cause de la santé humaine », a déclaré Kelley, qui est directeur exécutif fondateur du New York Genome Center. Mais c’est aussi pour changer « comment nous en tant que scientifiques en apprenons sur le monde », a déclaré le biochimiste et co-leader du projet Jef Boeke de l’Université de New York. L’observation du physicien Richard Feynman selon laquelle « ce que je ne peux pas créer, je ne peux pas le comprendre », a-t-il ajouté, « est devenue une sorte de manifeste pour notre domaine ».

« Nous voulons concevoir des plantes pour filtrer l’eau et sécréter de l’eau pure. Imaginez si nous pouvions filtrer l’eau de mer et fournir de l’eau illimitée pour la vie sur terre. »

Une question sans réponse est quand il sera nécessaire de construire un génome à partir de zéro plutôt que de peaufiner ce que la nature a fourni, comme avec l’outil d’édition du génome CRISPR. Nili Ostrov de la Harvard Medical School, par exemple, édite les génomes des bactéries pour les rendre résistantes à l’infection virale. C’est un gros problème pour l’industrie de la biotechnologie, qui utilise des bactéries et d’autres cellules pour produire toute la valeur pharmaceutique d’une pharmacie.

Ostrov et ses collègues modifient donc l’ADN bactérien de sorte que l’ADN qu’un virus injecte dans une cellule – ce qui explique comment un virus force une cellule infectée à produire plus de virus – ne fonctionne pas. « Cela rendrait le virus de la cellule hôte résistant », a-t-elle dit.

publication du résumé de la réunion de mai 2017
les résultats des sondages

CNBC, Scientific American, Stat News, The Atlantic

vidéos de présentation du GP-write Meeting New York, 2017

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