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Transfusion independence and HMGA2 activation after gene therapy of human β-thalassaemia

Authors :
Floriane Fusil
Stany Chrétien
Riccardo Sgarra
Beatrix Gillet-Legrand
Françoise Bernaudin
Nabil Kabbara
Robert Girot
Philippe Leboulch
Laure Caccavelli
Maria Denaro
Frédéric Galactéros
Julian D. Down
Marina Cavazzana-Calvo
Emmanuel Payen
Kathleen M. Hehir
Leila Maouche-Chretien
Bernard Gourmel
Kenneth Cornetta
Frederick D. Bushman
Axel Polack
Alain Fischer
Patrick Aubourg
Salima Hacein-Bey-Abina
Gérard Socié
Jérôme Larghero
Karen A. Westerman
Gary P. Wang
Nathalie Cartier
Eliane Gluckman
Yves Beuzard
Arthur Bank
Ronald Dorazio
Troy Brady
Geert Jan Mulder
Resy Cavallesco
Olivier Negre
Bruno Dalle
Jean Soulier
Developpement Normal et Pathologique du Système Immunitaire
Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Clinical Investigation Center in Biotherapy
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Institut des Maladies Emergentes et des Thérapies Innovantes (IMETI)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Thérapie génique et contrôle de l'expansion cellulaire (UMR E007)
Genetix-France
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Department of Microbiology
University of Pennsylvania [Philadelphia]
Genetix Pharmaceuticals
Genetics Division, Boston
Brigham and Women's Hospital [Boston]
Department of Life Sciences, Trieste
University of Trieste
Service d'hématologie pédiatrique
Hôpital intercommunal de Créteil
CHU Tenon [AP-HP]
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Department of Medicine and Department of Genetics and Development
Columbia University [New York]
Departments of Hematology
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Institute of Hematology
Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Service d'hématologie greffe [Saint-Louis]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Genetique et Biotherapies des Maladies Degeneratives et Proliferatives du Systeme Nerveux (Inserm U745)
Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Department of Medical and Molecular Genetics
Indiana University [Bloomington]
Indiana University System-Indiana University System
Institut Mondor de Recherche Biomédicale (IMRB)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
CHU Tenon [APHP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
University of Pennsylvania
Università degli studi di Trieste = University of Trieste
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM )
Institut des Maladies Emergentes et des Thérapies Innovantes ( IMETI )
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay
Thérapie génique et contrôle de l'expansion cellulaire ( UMR E007 )
Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
Cambridge, MA
Department of Biology, Paris
Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 )
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP)-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris]
Genetique et Biotherapies des Maladies Degeneratives et Proliferatives du Systeme Nerveux ( Inserm U745 )
Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement ( IFR71 )
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM )
Institut Mondor de Recherche Biomédicale ( IMRB )
Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 ( UPEC UP12 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -IFR10
Cavazzana Calvo, M.
Payen, E.
Negre, O.
Wang, G.
Hehir, K.
Fusil, F.
Down, J.
Denaro, M.
Brady, T.
Westerman, K.
Cavallesco, R.
Gillet Legrand, B.
Caccavelli, L.
Sgarra, Riccardo
Maouche Chrétien, L.
Bernaudin, F.
Girot, R.
Dorazio, R.
Mulder, G. J.
Polack, A.
Bank, A.
Soulier, J.
Larghero, J.
Kabbara, N.
Dalle, B.
Gourmel, B.
Socie, G.
Chrétien, S.
Cartier, N.
Aubourg, P.
Fischer, A.
Cornetta, K.
Galacteros, F.
Beuzard, Y.
Gluckman, E.
Bushman, F.
Hacein Bey Abina, S.
Leboulch, P.
Source :
Nature, Nature, Nature Publishing Group, 2010, 467 (7313), pp.318-322. ⟨10.1038/nature09328⟩, Nature, 2010, 467 (7313), pp.318-322. ⟨10.1038/nature09328⟩, Nature, Nature Publishing Group, 2010, 467 (7313), pp.318-322. 〈10.1038/nature09328〉
Publication Year :
2010
Publisher :
HAL CCSD, 2010.

Abstract

Blood disorders caused by abnormal β-globin — β-thalassaemia and sickle cell disease — are the most prevalent inherited disorders worldwide, with patients often remaining dependent on blood transfusions throughout their lives. So a report of the successful use of gene therapy in a case of severe β-thalassaemia — using a lentiviral vector expressing the β-globin gene — is an eagerly awaited event. More than two years after gene transfer, the adult male patient has been transfusion-independent for 21 months. The therapeutic benefit seems to result from a dominant, myeloid-biased cell clone that may remain benign, although it could yet develop into leukaemia — a reminder that gene therapy is still at an early stage. Disorders caused by abnormal β-globin, such as β-thalassaemia, are the most prevalent inherited disorders worldwide. For treatment, many patients are dependent on blood transfusions; thus far the only cure has involved matched transplantation of haematopoietic stem cells. Here it is shown that lentiviral β-globin gene transfer can be an effective substitute for regular transfusions in a patient with severe β-thalassaemia. The β-haemoglobinopathies are the most prevalent inherited disorders worldwide. Gene therapy of β-thalassaemia is particularly challenging given the requirement for massive haemoglobin production in a lineage-specific manner and the lack of selective advantage for corrected haematopoietic stem cells. Compound βE/β0-thalassaemia is the most common form of severe thalassaemia in southeast Asian countries and their diasporas1,2. The βE-globin allele bears a point mutation that causes alternative splicing. The abnormally spliced form is non-coding, whereas the correctly spliced messenger RNA expresses a mutated βE-globin with partial instability1,2. When this is compounded with a non-functional β0 allele, a profound decrease in β-globin synthesis results, and approximately half of βE/β0-thalassaemia patients are transfusion-dependent1,2. The only available curative therapy is allogeneic haematopoietic stem cell transplantation, although most patients do not have a human-leukocyte-antigen-matched, geno-identical donor, and those who do still risk rejection or graft-versus-host disease. Here we show that, 33 months after lentiviral β-globin gene transfer, an adult patient with severe βE/β0-thalassaemia dependent on monthly transfusions since early childhood has become transfusion independent for the past 21 months. Blood haemoglobin is maintained between 9 and 10 g dl−1, of which one-third contains vector-encoded β-globin. Most of the therapeutic benefit results from a dominant, myeloid-biased cell clone, in which the integrated vector causes transcriptional activation of HMGA2 in erythroid cells with further increased expression of a truncated HMGA2 mRNA insensitive to degradation by let-7 microRNAs. The clonal dominance that accompanies therapeutic efficacy may be coincidental and stochastic or result from a hitherto benign cell expansion caused by dysregulation of the HMGA2 gene in stem/progenitor cells.

Details

Language :
English
ISSN :
00280836, 14764679, and 14764687
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature, Nature, Nature Publishing Group, 2010, 467 (7313), pp.318-322. ⟨10.1038/nature09328⟩, Nature, 2010, 467 (7313), pp.318-322. ⟨10.1038/nature09328⟩, Nature, Nature Publishing Group, 2010, 467 (7313), pp.318-322. 〈10.1038/nature09328〉
Accession number :
edsair.doi.dedup.....cb9eef01d29156dba378353566c36122
Full Text :
https://doi.org/10.1038/nature09328⟩