Transfection de CRISPR-Cas9 par optoporation médiée par nanoparticules d'or et laser femtoseconde

La découverte de la protéine CRISPR-Cas9 est une étape majeure de la recherche en biologie. Cette protéine a facilité significativement la manipulation de l’ADN d’une cellule et son application s’étend à de multiples secteurs. Cependant, pour fonctionner, la protéine CRISPR-Cas9 doit être introduite à l’intérieur d’une cellule et c’est aujourd’hui une des principales barrières à son utilisation. Les principales techniques de transfection se basent sur l’électroporation, l’utilisation de lipide ou de vecteurs viraux. Chacune des techniques a une efficacité propre et des contraintes intrinsèques, si bien qu’il n’existe pas de technique universelle transposable à la variété d’applications de CRISPR-Cas9. L’optoporation est une alternative de transfection qui fonctionne avec un laser, éventuellement couplé à des nanoparticules en contact avec la membrane de la cellule à transfecter. Le Laboratoire de Plasmonique et de Procédés Lasers (LP2L) a étudié l’utilisation de l’interaction entre un laser et des nanoparticules d’or et a montré l’efficacité de cette technique pour la transfection de différents matériels biologiques. L’irradiation de nanoparticules d’or par un laser provoque un phénomène physique de nanocavitation autour de la nanoparticule. Ce phénomène permet la formation de pores temporaires au niveau de la membrane plasmique. Pendant le temps d’ouverture du pore, le matériel biologique d’intérêt peut diffuser à l’intérieur de la cellule.

Abstract

The discovery of the CRISPR-Cas9 protein is a major milestone in biological research. This protein has significantly facilitated the manipulation of a cell's DNA, and its application extends to multiple sectors. However, to work, the CRISPR-Cas9 protein needs to be introduced inside a cell, and this is one of the main barriers to its use today. The main transfection techniques are based on electroporation, lipid or viral vectors. Each technique has its own efficiency and intrinsic constraints, so there is no universal technique that can be transposed to the variety of CRISPR-Cas9 applications. Optoporation is an alternative transfection technique that uses a laser, possibly mediated with nanoparticles in contact with the membrane of the cell to be transfected. The Laser Processes and Plasmonics Laboratory (LP2L) has studied the use of laser interaction with gold nanoparticles and demonstrated the effectiveness of this technique for the transfection of various biological materials. The irradiation of gold nanoparticles by a laser induces the physical phenomenon of nanocavitation around the nanoparticle. This phenomenon leads to the formation of temporary pores in the plasma membrane. While the pore is open, the biological material of interest can diffuse into the cell.