Expansion in vivo des cellules génétiquement corrigées et sécurité oncongénique : application a la thérapie génique des hémoglobinopathies

par Floriane Fusil

Thèse de doctorat en Thérapeutiques biotechnologiques

Sous la direction de Yves Beuzard.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .

mots clés

• Thérapie génétique
• Érythropoïétine
• Mutagenèse par insertion
• Récepteur érythropoïétine
• Hémoglobinopathies
• bêta-Thalassémie

Résumé

La thérapie génique par transplantation de cellules souches hématopoïétiques génétiquement modifiées peut constituer une thérapeutique idéale pour les patients atteints de maladies génétiques du système sanguin. Cette méthode a été validée entre autres par des résultats précliniques probants dans des modèles murins de β-thalassémie. Deux problèmes associés au transfert de gène dans les cellules hématopoïétiques doivent être résolus: 1) réduire le conditionnement toxique préalable à la greffe ; 2) évaluer et minimiser les risques de mutagenèse insertionnelle. En l'absence d'avantage sélectif spontané, aucun bénéfice thérapeutique ne peut être observé sans conditionnement myéloablatif. Deux systèmes, basés sur l'érythropoïétine et son récepteur, dont le but est d'amplifier in vivo les cellules érythroïdes génétiquement corrigées ont été évalués: une forme membranaire de l'érythropoïétine et un récepteur tronqué. Pour favoriser la prolifération des cellules érythroïdes modifiées, l'expression de l'érythropoïétine membranaire doit être réduite et se produire à un stade de différenciation érythroïde tardif. L'expression érythroïde du récepteur tronqué permet d'augmenter in fine la proportion de globules rouges corrigés. L'expansion est régulée de manière physiologique, par la concentration plasmatique d'Epo, elle-même corrélée au degré de correction de la pathologie. Ceci reflète un phénomène de contrôle physiologique de l'homéostasie hématopoïétique. La sécurité oncogénique d'un vecteur lentiviral (utilisé en clinique), produisant la chaîne p-globine thérapeutique, a été évaluée dans un modèle transgénique pour l'oncogène Spi1, prédisposé au développement d'érythroleucémies.

Titre traduit

In vivo expansion of genetically modified cells and oncogenic safety : application to the gene therapy of hemoglobinopathies

Résumé

Gene therapy by transplantation of genetically modified hematopoietic stem cells would be ideal for patients with genetic blood diseases. The foremost advantage of infusing genetically modified autologous cells is to avoid the risk of graft-versus-host disease and the host immunosuppression necessary for preventing graft rejection. However, cytoreductive regimens are still required to achieve significant chimerism with small number of modified hematopoietic stem cells. One question is how to establish a stable chimerism with maximal repopulation by genetically modified cells, with minimal or without conditioning, with low number of corrected stem cells and with no risk of abnormal cell proliferation. We tested in vivo the cell expansion ability of two Systems based on erythropoietin and its receptor, especially adapted for gene therapy of hemoglobinopathies. A truncated EpoR, together with the p-globin transgene, induced a 100-fold expansion of erythroid cells in a mouse model of p-thalassemia. The second objective was to develop an acquired preleukemic mouse model in order to evaluate the oncogenic risk of a viral LentiGlobin vector for gene therapy of erythroid cell disorders. A toxicology study was performed in irradiated mice transplanted with bone marrow cells from donor transgenic mice overexpressing Spi-1 (commonly activated oncogene in Friend-mediated mouse erythroleukemias), with hightened susceptibility towards this hematological malignancy. The LentiGlobin vectors did not increase the leukemic risk.