Analyse quantitative des isoformes méthylés et non-méthylés du globotriaosylcéramide par spectrométrie de masse en tandem pour la maladie de Fabry

La maladie de Fabry est une maladie génétique lysosomale causée par une mutation dans le gène GLA codant pour la protéine alpha-galactosidase A. Cette déficience a pour effet de mener à l’accumulation de plusieurs métabolites dans les liquides biologiques et différents organes. Les patients présentent, entre autres, de l’acroparesthésie, des angiokératomes, des problèmes ophtalmologiques, ainsi que des problèmes rénaux, cardiaques et du système nerveux central pouvant mener à une mort prématurée, si le patient n’est pas traité. Afin de permettre un dépistage, un diagnostic et un suivi adéquat des patients, plusieurs biomarqueurs spécifiques à la maladie sont utilisés. Présentement, le dépistage à haut risque est fait à l’aide du globotriaosylcéramide (Gb[indice inférieur 3]), du globotriaosylsphingosine (lyso- Gb[indice inférieur 3]) et de ses analogues. Toutefois, il arrive que ces biomarqueurs ne soient pas retrouvés en quantité élevée chez certains patients, d’où l’intérêt de continuer les investigations pour trouver d'autres biomarqueurs qui seraient plus spécifiques face à la sévérité et à la progression de la maladie. Une récente étude métabolomique effectuée par spectrométrie de masse en temps de vol a mis en évidence la présence de plusieurs biomarqueurs qui n’avaient pas encore été identifiés chez les patients Fabry. Parmi ceux-ci, se trouve une classe de biomarqueurs appelés les isoformes méthylés du Gb[indice inférieur 3] (masse/charge (m/z): 1150, 1148, 1122, 1120, 1094, 1066, and 1038). Ceux-ci présentent un intérêt particulier puisqu'ils semblent faire partie de la voie métabolique entre le Gb[indice inférieur 3] et le lyso-Gb[indice inférieur 3]. Les objectifs de ce projet sont donc: 1) de développer et de valider une méthode d’analyse quantitative des isoformes méthylés et non-méthylés du Gb[indice inférieur 3] et de la créatinine urinaire par spectrométrie de masse en tandem; 2) de doser ces biomarqueurs sur une large cohorte de patients atteints de la maladie de Fabry et de contrôles sains; 3) de comparer la concentration des isoformes méthylés du Gb[indice inférieur 3] urinaire avec la concentration de Gb[indice inférieur 3] non- méthylés et; 4) d’identifier s’il y a des corrélations entre lesdits biomarqueurs quantifiés et l’âge, le sexe, le traitement et le génotype des patients. Une méthode de quantification par spectrométrie de masse en tandem a été développée et validée, en multiplex avec la créatinine urinaire. En plus d’avoir le potentiel d’aider au dépistage à haut risque, ces biomarqueurs ont permis d’établir des corrélations avec la réponse au traitement et nos résultats montrent qu’ils sont anormalement excrétés chez les patients portant la mutation à variante cardiaque p.N215S, pour qui les niveaux de Gb[indice inférieur 3] non-méthylés sont habituellement normaux

Lentivector Iterations and Pre-Clinical Scale-Up/Toxicity Testing: Targeting Mobilized CD34+ Cells for Correction of Fabry Disease

Fabry disease is a rare lysosomal storage disorder (LSD). We designed multiple recombinant lentivirus vectors (LVs) and tested their ability to engineer expression of human α-galactosidase A (α-gal A) in transduced Fabry patient CD34+ hematopoietic cells. We further investigated the safety and efficacy of a clinically directed vector, LV/AGA, in both ex vivo cell culture studies and animal models. Fabry mice transplanted with LV/AGA-transduced hematopoietic cells demonstrated α-gal A activity increases and lipid reductions in multiple tissues at 6 months after transplantation. Next we found that LV/AGA-transduced Fabry patient CD34+ hematopoietic cells produced even higher levels of α-gal A activity than normal CD34+ hematopoietic cells. We successfully transduced Fabry patient CD34+ hematopoietic cells with “near-clinical grade” LV/AGA in small-scale cultures and then validated a clinically directed scale-up transduction process in a GMP-compliant cell processing facility. LV-transduced Fabry patient CD34+ hematopoietic cells were subsequently infused into NOD/SCID/Fabry (NSF) mice; α-gal A activity corrections and lipid reductions were observed in several tissues 12 weeks after the xenotransplantation. Additional toxicology studies employing NSF mice xenotransplanted with the therapeutic cell product demonstrated minimal untoward effects. These data supported our successful clinical trial application (CTA) to Health Canada and opening of a “first-in-the-world” gene therapy trial for Fabry disease

Analyse quantitative des isoformes méthylés et non-méthylés du globotriaosylcéramide par spectrométrie de masse en tandem pour la maladie de Fabry

La maladie de Fabry est une maladie génétique lysosomale causée par une mutation dans le gène GLA codant pour la protéine alpha-galactosidase A. Cette déficience a pour effet de mener à l’accumulation de plusieurs métabolites dans les liquides biologiques et différents organes. Les patients présentent, entre autres, de l’acroparesthésie, des angiokératomes, des problèmes ophtalmologiques, ainsi que des problèmes rénaux, cardiaques et du système nerveux central pouvant mener à une mort prématurée, si le patient n’est pas traité. Afin de permettre un dépistage, un diagnostic et un suivi adéquat des patients, plusieurs biomarqueurs spécifiques à la maladie sont utilisés. Présentement, le dépistage à haut risque est fait à l’aide du globotriaosylcéramide (Gb[indice inférieur 3]), du globotriaosylsphingosine (lyso- Gb[indice inférieur 3]) et de ses analogues. Toutefois, il arrive que ces biomarqueurs ne soient pas retrouvés en quantité élevée chez certains patients, d’où l’intérêt de continuer les investigations pour trouver d'autres biomarqueurs qui seraient plus spécifiques face à la sévérité et à la progression de la maladie. Une récente étude métabolomique effectuée par spectrométrie de masse en temps de vol a mis en évidence la présence de plusieurs biomarqueurs qui n’avaient pas encore été identifiés chez les patients Fabry. Parmi ceux-ci, se trouve une classe de biomarqueurs appelés les isoformes méthylés du Gb[indice inférieur 3] (masse/charge (m/z): 1150, 1148, 1122, 1120, 1094, 1066, and 1038). Ceux-ci présentent un intérêt particulier puisqu'ils semblent faire partie de la voie métabolique entre le Gb[indice inférieur 3] et le lyso-Gb[indice inférieur 3]. Les objectifs de ce projet sont donc: 1) de développer et de valider une méthode d’analyse quantitative des isoformes méthylés et non-méthylés du Gb[indice inférieur 3] et de la créatinine urinaire par spectrométrie de masse en tandem; 2) de doser ces biomarqueurs sur une large cohorte de patients atteints de la maladie de Fabry et de contrôles sains; 3) de comparer la concentration des isoformes méthylés du Gb[indice inférieur 3] urinaire avec la concentration de Gb[indice inférieur 3] non- méthylés et; 4) d’identifier s’il y a des corrélations entre lesdits biomarqueurs quantifiés et l’âge, le sexe, le traitement et le génotype des patients. Une méthode de quantification par spectrométrie de masse en tandem a été développée et validée, en multiplex avec la créatinine urinaire. En plus d’avoir le potentiel d’aider au dépistage à haut risque, ces biomarqueurs ont permis d’établir des corrélations avec la réponse au traitement et nos résultats montrent qu’ils sont anormalement excrétés chez les patients portant la mutation à variante cardiaque p.N215S, pour qui les niveaux de Gb[indice inférieur 3] non-méthylés sont habituellement normaux

Diurnal Variation of Urinary Fabry Disease Biomarkers during Enzyme Replacement Therapy Cycles

Fabry disease is an X-linked lysosomal storage disorder caused by mutations in the GLA gene encoding the α-galactosidase A enzyme. This enzyme cleaves the last sugar unit of glycosphingolipids, including globotriaosylceramide (Gb3), globotriaosylsphingosine (lyso-Gb3), and galabiosylceramide (Ga2). Enzyme impairment leads to substrate accumulation in different organs, vascular endothelia, and biological fluids. Enzyme replacement therapy (ERT) is a commonly used treatment. Urinary analysis of Gb3 isoforms (different fatty acid moieties), as well as lyso-Gb3 and its analogues, is a reliable way to monitor treatment. These analogues correspond to lyso-Gb3 with chemical modifications on the sphingosine moiety (−C2H4, −C2H4+O, −H2, −H2+O, +O, +H2O2, and +H2O3). The effects of sample collection time on urinary biomarker levels between ERT cycles were not previously documented. The main objective of this project was to analyze the aforementioned biomarkers in urine samples from seven Fabry disease patients (three treated males, three treated females, and one ERT-naïve male) collected twice a day (morning and evening) for 42 days (three ERT cycles). Except for one participant, our results show that the biomarker levels were generally more elevated in the evening. However, there was less variability in samples collected in the morning. No cyclic variations in biomarker levels were observed between ERT infusions