Combination of lentiviral vector and genome editing technologies for the treatment of beta-hemoglobinopathies

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Combinaison des technologies de vecteur lentiviral et d'édition du génome pour le traitement des bêta-hémoglobinopathies La drépanocytose et la bêta-thalassémie sont causées par des mutations affectant le gène de la globine-bêta (HBB). Dans la drépanocytose, la substitution d'un acide aminé dans la chaîne bêta entraine la polymérisation de l'hémoglobine drépanocytaire (HbS) provoquant la déformation des globules rouges (GR). La bêta-thalassémie est causée par des mutations entrainant la réduction, voire l'absence, de synthèse des chaines de globine bêta, provoquant la mort prématurée des précurseurs érythroïdes ainsi qu'une production insuffisante d'hémoglobine dans les GR. Les niveaux élevés d'hémoglobine fœtale (HbF) améliorent les symptômes des patients drépanocytaires et bêta-thalassémiques. Cependant, les traitements pharmacologiques induisant l'expression d'HbF ne sont pas efficaces chez tous les patients. La transplantation allogénique de cellules souches/progénitrices (CSP) est le seul traitement curatif actuel, toutefois, il n'est accessible que pour une minorité des patients. La transplantation autologue de CSP transduites à l'aide d'un vecteur lentiviral (LV) exprimant une globine thérapeutique (bêta-AS3) est une stratégie alternative pour le traitement des hémoglobinopathies bêta. Néanmoins, la correction du phénotype pathologique requiert une forte expression de l'hémoglobine thérapeutique, nécessitant une grande quantité de copies de vecteur par cellule (VCN). Nous avons développé une nouvelle approche thérapeutique basée sur l'utilisation combinée d'un LV exprimant la bêta-AS3 (LV.AS3mod) et la technologie CRISPR/Cas9. La nucléase Cas9 permet soit de cibler le gène de la globine-bêta muté (pour la drépanocytose) ou d'autres régions génomiques induisant la réactivation de l'HbF (pour la drépanocytose et la bêta-thalassémie). Pour cela, nous avons transduit des lignées cellulaires erythroïdes ainsi que des CSP de patients avec le LV.AS3mod contenant un ARN guide (gRNA) ciblant (i) le gène de la globine bêta muté (LV.AS3mod.gR-D), (ii) l'enhancer érythroïde de BCL11A : répresseur de la globine-gamma (LV.AS3mod.gR-BCL11A), ou (iii) un site d'hybridation de BCL11A situé au niveau des promoteurs des gènes de la globine-gamma (LV.AS3mod.gR-13bpdel). L'ajout d'un gRNA dans le LV.AS3mod n'a pas réduit son titre ou sa capacité d'infection. Une forte diminution de la globine bêta et une augmentation de l'incorporation de la globine bêta-AS3 dans les tétramères d'hémoglobine (HbAS3) ont été observées dans les cellules traitées avec le LV.AS3mod.gR-D. De plus, un faible VCN nous a permis de mesurer une quantité équivalente d'HbS et d'HbAS3 dans les GR différenciés ex vivo, reproduisant le profil des porteurs hétérozygotes asymptomatiques. Les traitements LV.AS3mod.gR-13bpdel et LV.AS3mod.gR-BCL11A ont entrainé une réactivation de la globine-gamma, avec une efficacité plus importante pour la condition LV.AS3mod.gR-13bpdel, entrainant une expression abondante d'HbAS3 et d'HbF associée à une diminution de l'expression d'HbS. La proportion de GR falciforme est d'autant plus réduite après administration de notre stratégie combinée, démontrant son avantage par rapport aux stratégies classiques d'intégration d'un transgène thérapeutique. Les gRNAs utilisés ont montré une très faible activité hors cible dans les cellules primaires des patients. En parallèle nous avons utilisé la technologie de microscopie quantitative de phase pour développer un outil d'évaluation des paramètres des GR de patients drépanocytaires, beta-thalassémiques ainsi que ceux générés in vitro. Nous avons mesuré les paramètres dans chaque GR, démontrant que notre stratégie n'altère pas la différentiation érythroïde et mène à une expression d'hémoglobine thérapeutique fonctionnelle. Ces résultats ont démontré que notre stratégie est sûre et plus efficace que les approches de thérapies géniques actuelles pour le traitement de la drépanocytose et de la bêta-thalassémie, en évitant la potentielle genotoxicité associée aux VCN élevés requis pour aboutir à un effet thérapeutique.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.