Development of gene therapy approaches to ß-hemoglobinopathies

Développement d'approches de thérapie génique pour les ß-hémoglobinopathies Les ß-hémoglobinopathies sont des maladies génétiques causées par des mutations dans le gène de la ß-globine. Dans la ß-thalassémie, la production réduite de ß-globine provoque la précipitation de l'alpha-globine, entraînant une insuffisante hémoglobinisation des globules rouges (GR) et une anémie. Dans la drépanocytose (SCD), une mutation du gène de la ß-globine (HBB) entraîne la production de la ßS-globine falciforme. La polymérisation de l'hémoglobine drépanocytaire (HbS) entraine des crises vaso-occlusives et une anémie hémolytique. La transplantation autologue de cellules souches/progéniteurs hématopoïétiques (CSPH) transduites avec des vecteurs lentiviraux (LV) exprimant une ß-globine anti-polymérisante est un traitement curatif prometteur pour les ß-hémoglobinopathies; cependant, nous avons montré qu'il est partiellement efficace chez les patients présentant un phénotype sévère. Notre but est d'améliorer les LV pour augmenter les niveaux de ß-globine thérapeutique sans augmenter le nombre de copie du vecteur (VCN) dans les CSPH de patients. Pour cela, nous avons développé deux nouveaux LV exprimant une ß-globine thérapeutique (ßAS3) couplé à un microARN artificiel (amiR) ciblant, soit BCL11A, un répresseur de l'Hb foetale (HbF) (ßAS3/amiRBCL11A), soit la ßS-globine (ßAS3/amiRHBB). Le LV ßAS3/amiRBCL11A a conduit à une modeste réactivation de l'HbF dans les cellules érythroïdes (ER) différenciées à partir des CSPH, mais les niveaux d'HbS restent élevés chez les patients SCD, ce qui empêche la réduction du taux de GR falciformes. Le LV ßAS3/amiRHBB a entraîné une diminution de la ßS-globine dans les cellules ER, associée à une forte incorporation de la ßAS3, permettant une meilleure correction des GR par rapport au LV original ne contenant que le ßAS3. Nous avons ainsi optimisé les LV pour le traitement de la SCD en combinant l'ajout de gènes avec la technologie de l'interférence d'ARN. Cette stratégie peut réduire le VCN nécessaire pour corriger le phénotype clinique et le risque potentiel de mutagénèse insertionnelle associé à des VCN élevés. L'utilisation de nouvelles approches d'édition du génome est une option prometteuse afin d'atteindre des niveaux élevés d'HbF. Le prime editing est un nouvel outil d'édition du génome ne générant pas de cassures doubles-brin, et est capable de "réécrire" les séquences génomiques, permettant ainsi l'insertion de toutes les mutations, délétions ou insertions possibles, et ce, simultanément dans la région d'intérêt. Notre but est de développer différentes approches de prime editing afin d'insérer de multiples mutations, délétions et/ou insertions pour réactiver l'HbF. La première approche consiste à générer de multiples mutations provoquant la persistance héréditaire de l'hémoglobine fœtale à l'âge adulte (HPFH). Ces mutations sont situées dans les promoteurs des deux gènes de la gamma-globine (HBG1/2) créant ainsi des sites de liaison (SL) pour les activateurs (KLF1, TAL1 and GATA1) ou perturbent les SL de répresseurs (LRF ou BCL11A) de l'HbF. La seconde approche quant à elle, vise à remplacer les SL de répresseurs dans les promoteurs HBG1/2 par le motif TAL1:GATA1, reconnu par un puissant activateur, spécifique des lignées ER. De futures expériences seront nécessaires pour démontrer le potentiel thérapeutique de cette stratégie dans les CSPH de patients. En conclusion, nous avons développé deux différentes approches de thérapie génique pour mieux traiter les patients atteints de ß-hémoglobinopathies. La première approche de thérapie génique basée sur les LV a montré des résultats encourageants qui pourront être facilement appliqués en clinique. La seconde stratégie basée sur l'utilisation du prime editing doit encore être améliorée avant d'être appliquée en clinique. Des études de génotoxicité et des expériences in vivo seront nécessaires pour fournir des preuves suffisantes d'efficacité et de sureté pour le traitement des ß-hémoglobinopathies.