Genome editing by programmable RNA-dependent Cas endonucleases has revolutionised the field of genome engineering, achieving targeted genomic change at unprecedented efficiencies with considerable application in laboratory animal research. Despite its ease of use and wide application, there remain concerns about the precision of this technology and a number of unpredictable consequences have been reported, mostly resulting from the DNA double-strand break (DSB) that conventional CRISPR editing induces. In order to improve editing precision, several iterations of the technology been developed over the years. Base editing is one of most successful developments, allowing for single base conversions but without the need for a DSB. Cytosine and adenine base editing are now established as reliable methods to achieve precise genome editing in animal research studies. Both cytosine and adenine base editors have been applied successfully to the editing of zygotes, resulting in the generation of animal models. Similarly, both base editors have achieved precise editing of point mutations in somatic cells, facilitating the development of gene therapy approaches. Despite rapid progress in optimising these tools, base editing can address only a subset of possible base conversions within a relatively narrow window and larger genomic manipulations are not possible. The recent development of prime editing, originally defined as a simple 'search and replace' editing tool, may help address these limitations and could widen the range of genome manipulations possible. Preliminary reports of prime editing in animals are being published, and this new technology may allow significant advancements for laboratory animal research.
L'édition génomique par des endonucléases Cas programmables dépendantes de l'ARN a révolutionné le domaine de l'ingénierie génomique, en permettant de réaliser des changements génomiques ciblés avec une efficacité sans précédent et une application considérable dans la recherche sur les animaux de laboratoire. En dépit de sa facilité d'utilisation et de son application large, il reste des préoccupations quant à la précision de cette technologie et un certain nombre de conséquences imprévisibles ont été signalées, principalement en raison de cassure double-brin d'ADN induite par l’édition CRISPR conventionnelle. Afin d'améliorer la précision de l’édition, plusieurs itérations de la technologie ont été développées au fil des ans. L'édition de bases est l'un des développements les plus réussis, permettant des conversions de bases simples sans avoir besoin d'une cassure double-brin. L'édition de la base cytosine et de la base adénine est maintenant établie comme une méthode fiable permettant d'obtenir une édition précise du génome dans les études de recherche sur les animaux. Les éditeurs de bases de cytosine et d'adénine ont été appliqués avec succès à l'édition de zygotes, ce qui a entraîné la génération de modèles animaux. De même, les deux éditeurs de bases ont permis l’édition précise de mutations ponctuelles dans les cellules somatiques, facilitant ainsi le développement d'approches de thérapie génique. En dépit des progrès rapides réalisés au niveau de l'optimisation de ces outils, l'édition de bases ne peut traiter qu'un sous-ensemble de conversions de bases possibles dans une fenêtre relativement étroite et les manipulations génomiques plus importantes ne sont pas possibles. Le développement récent du « Prime Editing », initialement défini comme un simple outil d’édition par « recherche et remplacement », peut aider à résoudre ces limites et pourrait élargir la gamme des manipulations génomiques possibles. Des rapports préliminaires sur le « Prime Editing » chez les animaux sont en cours de publication. Cette nouvelle technologie pourrait permettre des progrès importants pour la recherche menée sur les animaux de laboratoire.
Genom Editing durch programmierbare RNA-abhängige Cas-Endonukleasen hat das Genom-Engineering revolutioniert und ermöglicht gezielte genomische Veränderungen mit höchster Effizienz, die in der Versuchstierforschung in großem Umfang eingesetzt werden. Trotz der einfachen Handhabung und des breiten Anwendungsspektrums gibt es nach wie vor Bedenken hinsichtlich der Präzision dieses Verfahrens. Es wurde zudem über eine Reihe unvorhergesehener Folgen berichtet, die vorwiegend auf den DNA-Doppelstrangbruch zurückzuführen waren, den das herkömmliche CRISPR-Editing induziert. Um die Präzision des Editing zu verbessern, wurden im Laufe der Jahre mehrere Iterationen des Verfahrens entwickelt. Eine der erfolgreichsten Entwicklungen ist das Base Editing, bei dem einzelne Basen verändert werden können, ohne dass es zu einem Doppelstrangbruch kommt. Cytosin- und Adenin-Base-Editing haben sich mittlerweile als zuverlässige Methoden etabliert, um in Tierversuchsstudien eine präzise Genom-Editierung zu erreichen. Sowohl Cytosin- als auch Adenin-Basen-Editoren wurden erfolgreich für das Editing von Zygoten eingesetzt, um Tiermodelle zu generieren. In ähnlicher Weise haben beide Basen-Editoren das präzise Editing von Punktmutationen in somatischen Zellen erreicht, was die Entwicklung von Gentherapieansätzen erleichtert. Trotz enormer Fortschritte bei der Optimierung dieser Werkzeuge kann Base Editing nur eine Teilmenge möglicher Basenumwandlungen innerhalb eines relativ engen Fensters adressieren, und größere genomische Manipulationen sind nicht möglich. Die jüngste Entwicklung von Prime Editing, das ursprünglich als einfaches Editierwerkzeug für „Suchen und Ersetzen “definiert war, könnte dazu beitragen, diese Einschränkungen zu überwinden und das Spektrum der möglichen Genom-Manipulationen zu erweitern. Erste Berichte über Prime Editing bei Tieren wurden bereits veröffentlicht, und dieses neue Verfahren dürfte demzufolge bedeutende Fortschritte in der Versuchstierforschung ermöglichen.
La edición genómica mediante endonucleasa Cas dependiente del ADN ha revolucionado el campo de la ingeniería genómica, consiguiendo así un cambio genómico buscado con unas ineficiencias sin precedentes y con una aplicación significativa en la investigación con animales de laboratorio. A pesar de su uso sencillo y de su aplicación generalizada, sigue habiendo dudas sobre la precisión de esta tecnología y se ha registrado un número de consecuencias impredecibles, principalmente debido a la ruptura de la doble cadena de ADN a la que induce la edición CRISPR convencional. Para mejorar la precisión de la edición, se han desarrollado diferentes iteraciones de la tecnología durante años. La edición base es uno de los desarrollos más exitosos, que permite conversiones de base única pero sin la necesidad de una ruptura de la doble cadena. La edición base de citosina y adenina ahora se considera como un método fiable para conseguir una edición genómica precisa en los estudios de investigación con animales. Los editores base de citosina y adenina se han aplicado satisfactoriamente para la edición de zigotos, lo que ha llevado a la generación de modelos animales. Del mismo modo, ambos editores base han conseguido una edición precisa de mutaciones puntuales en células somáticas, lo que ha facilitado el desarrollo de métodos de terapia génica. A pesar del rápido avance de la optimización de estas herramientas, la edición base solo puede tratar un subgrupo de conversiones base posibles dentro de una ventana relativamente estrecha y unas manipulaciones genómicas más grandes no son posibles. El reciente desarrollo de la edición principal, inicialmente definida como una simple herramienta de «búsqueda y reemplazo», puede ayudar a tratar estas limitaciones y podría ampliar el rango de manipulaciones genómicas posibles. Se están publicando informes preliminares de edición principal con animales y esta nueva tecnología puede que permita unos avances significativos para la investigación con animales de laboratorio.
Keywords: Animal models; CRISPR; adenine base editing; base editing; cytosine base editing; gene therapy; prime editing; transgenesis.