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Hematopoietic stem cell gene editing rescues B-cell development in X-linked agammaglobulinemia - 04/07/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2024.03.003 
Sameer Bahal, MBBS, MSc a, Marta Zinicola, MSc a, Shefta E Moula, MSc a, Thomas E. Whittaker, PhD a, Andrea Schejtman, PhD a, Asma Naseem, PhD a, Elena Blanco, PhD a, Winston Vetharoy, DVM a, Yi-Ting Hu, MSc a, Rajeev Rai, PhD a, Eduardo Gomez-Castaneda, PhD a, Catarina Cunha-Santos, PhD a, Siobhan O. Burns, MB, PhD b, c, Emma C. Morris, MB BChir, PhD b, c, Claire Booth, MBBS, PhD a, d, Giandomenico Turchiano, PhD a, Alessia Cavazza, PhD a, Adrian J. Thrasher, MBBS, PhD a, d, Giorgia Santilli, PhD a, ⁎
a Infection, Immunity and Inflammation Research and Teaching Department, University College London Great Ormond Street Institute of Child Health, London, United Kingdom 
b University College London Institute of Immunity and Transplantation, London, United Kingdom 
c Department of Immunology, Royal Free London National Health Service Foundation Trust, London, United Kingdom 
d Great Ormond Street Hospital, National Health Service Foundation Trust, London, United Kingdom 

∗Corresponding author: Giorgia Santillli, PhD, Infection, Immunity, and Inflammation Research and Teaching Department, University College London Great Ormond Street Institute of Child Health, Zayed Centre for Research, 20 Guilford St, London WC1N 1DZ.InfectionImmunityInflammation and Physiological Medicine ProgrammeMolecular and Cellular Immunology SectionUniversity College of London Great Ormond Street Institute of Child HealthZayed Centre for Research20 Guilford StLondonWC1N 1DZ

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

X-linked agammaglobulinemia (XLA) is an inborn error of immunity that renders boys susceptible to life-threatening infections due to loss of mature B cells and circulating immunoglobulins. It is caused by defects in the gene encoding the Bruton tyrosine kinase (BTK) that mediates the maturation of B cells in the bone marrow and their activation in the periphery. This paper reports on a gene editing protocol to achieve “knock-in” of a therapeutic BTK cassette in hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) as a treatment for XLA.

Methods

To rescue BTK expression, this study employed a clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 system that creates a DNA double-strand break in an early exon of the BTK locus and an adeno-associated virus 6 virus that carries the donor template for homology-directed repair. The investigators evaluated the efficacy of the gene editing approach in HSPCs from patients with XLA that were cultured in vitro under B-cell differentiation conditions or that were transplanted in immunodeficient mice to study B-cell output in vivo.

Results

A (feeder-free) B-cell differentiation protocol was successfully applied to blood-mobilized HSPCs to reproduce in vitro the defects in B-cell maturation observed in patients with XLA. Using this system, the investigators could show the rescue of B-cell maturation by gene editing. Transplantation of edited XLA HSPCs into immunodeficient mice led to restoration of the human B-cell lineage compartment in the bone marrow and immunoglobulin production in the periphery.

Conclusions

Gene editing efficiencies above 30% could be consistently achieved in human HSPCs. Given the potential selective advantage of corrected cells, as suggested by skewed X-linked inactivation in carrier females and by competitive repopulating experiments in mouse models, this work demonstrates the potential of this strategy as a future definitive therapy for XLA.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Agammaglobulinemia, B cell, gene editing, hematopoietic stem and progenitor cells

Abbreviations used : AAV, APC, BTK, Cas9, CAST-seq, CRISPR, Cy, ddPCR, DSB, GFP, gRNA, hCD45, HDR, HSC, HSPCs, IgRT, INDELs, KO, KRECs, MOI, NSG, PD-1, PE, PerCP, RNP, SEB, XLA, WT


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Vol 154 - N° 1

P. 195 - juillet 2024 Retour au numéro
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