-Hémoglobinopathies :
Greffe de CSH allogénique vs Thérapie Génique
Marina Cavazzana-Calvo, Hopital Necker Enfants Malades, Universite Paris Descartes, France
No disclosure of any relationships nor interests
Epidémiologie des maladies de l’Hb
•>350,000 enfants naissent chaque année avec une forme sévère de maladie héréditaire de l’ Hémoglobine
•~ 80% des enfants atteints nés dans des pays pauvres ou en voie de développement
•3.4% des décès chez les enfants âgés de moins de 5 ans
•>9 million de porteuses enceintes chaque année
•5.2% de la population mondiale porteurs d’un variant significatif
(WHO, June 2008 ; Weatherall DJ, Blood 2010)
Naissances avec une pathologie de l’Hbpar 1000 enfants nés vivants
Sickle cell mutation Falciparum malaria
Eaton JW, et al., eds. Sickle cell disease: basic principles and clinical practice. New York: Raven Press Ltd. 1994.
Selection of the sickle cell trait
HbS mutation protects against Plasmodium falciparum infections
HbS = sickle cell haemoglobin.
50 million heterozygous HbSindividuals in the world ?
de Montalembert M. Br Med J. 2008;337:a1397.
• Africa– 10–40% HbS mutation carriers in the population – 200,000–300,000 SCD newborns/year
• USA– 1 SCD newborn/600 births in Afro-American
population – 60,000–70,000 SCD patients
• France– 405 SCD newborns in 2007 – 10,000 SCD patients
Severe formsof SCD
Asymptomatic patients
Intermediate forms
of SCD
Penicillin, folic acid, hydration
Hydroxyurea
Chronic blood transfusion
Bone marrow transplantation
PainACS
Stroke
ACS = acute chest syndrome.
Severity of SCD varies widely among patients
Red blood cellsHbF-Thalassaemia
EndotheliumNO/ET1
Neutrophils/inflammationAdhesion molecules
Reproduced from Stuart MJ, Nagel RL. Lancet. 2004;364:1343-60 © 2004, with permission from Elsevier.
Modified by M de Montalembert.
Potential modifiers of disease severity
ET1 = endothelin 1.
Complications of SCD in children
Castro O, et al. Blood. 1994;84:643-9.Gill FM, et al. Blood. 1995;86:776-83.
Ohene-Frempong K, et al. Blood. 1998;91:288-94.
Polymerization of deoxy-HbS Endothelial dysfunction
Age (years)
Bacteraemia
Pain
ACS
ASS
Stroke
Chronic organ damage
?
1 2 43 65 7 13 14 158 129 10 11
highly variable
ASS = acute splenic sequestration.
Year (range)
Country Incidence Causes
Gill 1978–98 USA 1.1/100 pt-yr 11 sepsis (9 S.pn), 2 ASS,
1 CVA
Thomas 1985–92 France (Paris)
0.29%/yr 15 sepsis (8 S.pn), 3 ASS,
3 CVA
Quinn 1983–04 USA
(Texas)
0.59/100 pt-yr
5 sepsis (4 S.pn), 3 ACS,
2 multi-organ failure,
1 CVA, 1 myocardial infarct
CVA = cerebrovascular accident; pt-yr = patient years; S.pn = Streptococcus pneumoniae.
Gill FM, et al. Blood. 1995;86:776-83.Thomas C, et al. Arch Pediatr. 1996;3:445-51.
Quinn CT, et al. Blood. 2004;103:4023-7.
Causes of death in children with SCD
Causes of death in children with SCD
Year (range)
Country Incidence Causes
Gill 1978–98 USA 1.1/100 pt-yr 11 sepsis (9 S.pn), 2 ASS,
1 CVA
Thomas 1985–92 France (Paris)
0.29%/yr 15 sepsis (8 S.pn), 3 ASS,
3 CVA
Quinn 1983–04 USA
(Texas)
0.59/100 pt-yr
5 sepsis (4 S.pn), 3 ACS,
2 multi-organ failure,
1 CVA, 1 myocardial infarct
Quinn 1983–05 USA (Texas)
0.52/100 pt-yr
5 ACS, 4 multi-organ failure, 4 S.pn sepsis
CVA = cerebrovascular accident; pt-yr = patient years; S.pn = Streptococcus pneumoniae.
Gill FM, et al. Blood. 1995;86:776-83.Thomas C, et al. Arch Pediatr. 1996;3:445-51.
Quinn CT, et al. Blood. 2004;103:4023-7.Quinn CT, et al. Blood. [Epub ahead of print 2010 Mar 1].
Vichinsky E, et al. Pediatrics. 1988;81:749-55.
100
98
96
94
92
90
88
86
0 10 20 30 40 10YearsMonths
Su
rviv
al (
%)
HbSS diagnosed in newborn period
HbSS diagnosed after newborn period
HbSS = haemoglobin SS.
Earlier diagnosis positively impacts survival
Thalassémie
• érythropoièse inefficace• Anémie chronique and hémolyse
• Surcharge ferrique
• érythropoièse inefficace• Anémie chronique and hémolyse
• Surcharge ferriqueHémolyse érythropoièse Inéfficace
Fixation membranaired’IgG et C3
AnémieSynthèse de
l’erythropoiétineaugmentée
Déformations squelettiques,
ostéopénie
Expansion de la moelle
érythroïdeSurcharge en fer
Splénomégalie
Excès de chaînes libres d’α-globine
DéformationDégradation
Formation d’hème et d’hémichromes
Toxicité ferrrique
Élimination desGR endommagés
Augmentation de l’absorption en fer
Oxygénation des tissus réduite
Olivieri NF, et al. N Engl J Med. 1999;341:99-109.
-Thalassémie: résumé physiopathologique
-Thalassémie : Options Thérapeutiques
1. Prise en charge médicale: chélation du fer + transfusion
2. Greffe de CSH allogénique
3. Thérapie génique
60,2
6,8
1,8
6,8
4,1
4,1
3,6
3,2
2,7
6,7
50,8
6,6
14,8
3,3
3,3
3,3
8,2
9,7
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Heart Failure
Arrhythmia
Myocardial infarction
Infection
Cirrhosis
Thrombosis
Malignacy
Diabetes
Unknown
Altro
All patients (N=1073)Patients born after 1970 (N=720)
Accident, Renal Failure, HIV/AIDS, Familial autoimmune disorder, Anorexia, Hemolytic Anemia, Thrombocytopenia.
%
Suivi du Patient Thalassémique
TrasfusioneVisita
Visione esamii
Rx toraceECG
HolterEcocardiogramma
Ecoaddome OrmoniVisita endocrinologica
MOC
Visita Oculistica
Visita ORL
Visita odontoiatrica
Haematologica 2008;93:1780-1784
Results of HSCT in 900 consecutive patients,aged 1-35 years, transplanted from an HLA
identicalsibling in Pesaro since December 1981
Rationnel pour le traitement par thérapie génique
des -hémoglobinopathies
Although there is no in-vivo selective advantage for corrected HSCs, there is correction of dyserythropoiesis and increased RBC life span: studies in mice and humans suggest that partial (~10%?) marrow chimerism can result in the correction of a sufficient fraction of RBCs.
Use of non-immunosuppressive conditioning regimen (Busulfex) is expected to avoid much of the morbidity and mortality of allogeneic BMT.
~75% patients do not have a geno-identical donor, and those who do face increased morbidity and mortality caused by graft vs. host disease (GVHD): Gene therapy with autologous transplantation would be available to patients without compatible donor and has no risk of GVHD. Mortality MUD = 8%.
http://mentor.lscf.ucsb.edu/mcdb133/chapter03/hematopoiesis.htm
Cible: lacellule soucheHématopoïétique(CSH) Sustained
correction ofRed Blood Cells (RBCs)
-globin expression at therapeutic levels requires transfer of the whole -globin gene together with complex regulatory elements
promoter
G A
Exon 3Exon 1 Exon 2Intron 1 Intron 2 3' Enhancer
DNAse 1Hypersensitive Sites
1234
Locus Control Region(-LCR)
80Kb 60Kb 40Kb 20Kb 0Kb
The Human -Like Globin Gene Cluster(Chromosome 11)
LentiGlobin vector [marked A-T87Q-globin] with
self-inactivation and chromatin insulators
Reverse transcription&
chromosomal integration
RRE
cPPT/FLAP
HS2 HS3 HS4
2.7 Kb -LCR
644bp 845bp 1153bphuman -globin gene
3’ enhancer
III III p
266bp
HIV LTR A-T87Q
HS2 HS3 HS4
human -globin gene
3’ enhancer
III p
ppt
RRE
cPPT/FLAP 644bp 845bp 1153bp
III
266bp
cHS4Insulator
cHS4Insulator
SIN + Insulator SIN + InsulatorA-T87Q
SINdeletions
ppt
cHS4insulator
ChromatinInsulator
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
Reticulocytes (%)
Hemoglobine (g/dl)Hematocrite (%)
GR (106 per mm3)
C57BL/6
Hbbth/th
Hbbth/th/GFP
Hbbth/th/A
C57BL/6
Hbbth/th
Hbbth/th/GFP
Hbbth/th/A
*
0 2 4 6 8 10 12
*
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
**
Correction des paramètres hématologiqueschez les souris Hbbth/th transplantées
Correction de la splénomegalie
Hbbth/th
Hbbth/th
mocktransplanted
Hbbth/th
Lenti--globin-LCR
Souris contrôlenormale
Schéma du protocole clinique
Test etLibération /congélation
Augmente le% de CSH Transduites
Vecteur+
Cytokines
Recueil de moelle osseuse
Optimisela myéloablation
sansimmunosuppression
(2x108 unsorted BM cells/Kgkept for rescue)
Conditionnement de la moelle osseuse
Busulfex
Injection IV Cellules transduites(> 4x106 CD34+/Kg)
(Spontaneous Homing)
Cellules CD34+
Transplantation à l’âge de 19 ans le 07/06/2007
Transfusion-dépendant depuis l’âge de 3 ans (> 225 ml GR/kg/an pour une Hb > 10 g/dl).
Taux spontanés d’Hb descendant jusqu’à 4.5 g/dl.
Hépato-splénomegalie majeure (splénectomie à l’âge de 6 ans) et retard de croissance.
Echec du traitement par Hydroxyurée (entre l’âge de 5 et 17 ans).
Desferoxamine (5 jours/sem) depuis l’âge de 8 ans, et Exjade P.O. depuis l’âge de 18 ans (malgré les nausées). Pas de fibrose hépatique. Surcharge modérée en fer à l’IRM hépatique (561 mol/g).
Enfant unique. Pas de doneur apparenté génoidentique HLA-compatible. Répondant strictement aux critères d’inclusion et d’exclusion.
Garçon alors âgé de 18 ans atteint d’une forme sévère de thalassémie E/0 sans mutation HPFH ou α.
Résumé clinique pré-transplantation du patient "PLB"
LentiGlobin® Gene Therapy
Study
Months post BMT
transfusion phlebotomy
phlebotomies
last transfusion
Transplantation on June 7, 2007Last RBC transfusion on June 6, 2008
Phlebotomies (200 ml each)to remove iron
Conversion to transfusion independence for > 3.5 yearsat 8.5-9.5 g/dL Hb, > 4.5 years post-transplantation
LentiGlobin® Gene Therapy Study
Globin chains in PLB’s blood
LentiGlobin® Gene Therapy Study
Gene therapy vs allogeneic bone marrow transplantation
GTGT
HSCTHSCT
- No TRM in all the clinical trials
- Safety issues
- No TRM in all the clinical trials
- Safety issues
- Acute and chronic GvHD- VOD - Infections- Severe organ disability- Infertility
- Acute and chronic GvHD- VOD - Infections- Severe organ disability- Infertility