Polymers for Improving the In Vivo Transduction Efficiency of AAV2 Vectors

Background: Adeno-associated virus has attracted great attention as vehicle for body-wide gene delivery. However, for the successful treatment of a disease such as Duchenne muscular dystrophy infusion of very large amounts of vectors is required. This not only raises questions about the technical feasibility of the large scale production but also about the overall safety of the approach. One way to overcome these problems would be to find strategies able to increase the in vivo efficiency. Methodology: Here, we investigated whether polymers can act as adjuvants to increase the in vivo efficiency of AAV2. Our strategy consisted in the pre-injection of polymers before intravenous administration of mice with AAV2 encoding a murine secreted alkaline phosphatase (mSeAP). The transgene expression, vector biodistribution and tissue transduction were studied by quantification of the mSeAP protein and real time PCR. The injection of polyinosinic acid and polylysine resulted in an increase of plasmatic mSeAP of 2- and 12-fold, respectively. Interestingly, polyinosinic acid pre-injection significantly reduced the neutralizing antibody titer raised against AAV2. Conclusions: Our results show that the pre-injection of polymers can improve the overall transduction efficiency of systemically administered AAV2 and reduce the humoral response against the capsid proteins

Approches de thérapies géniques pour des maladies neuromusculaires

Gene therapy of myopathies such as Duchenne muscular dystrophy requires a systemic approach in order to treat the whole musculature. The AAV vector is currently the most efficient delivery system for muscle transduction. We show that the biodistribution of AAV administered intravenously can be modified using different adjuvant strategies in healthy mice. In particular, the pre-injection of polymers enables an improvement of muscle transduction by AAV, and can also decrease the neutralizing immune response induced by the intravenous injection of this vector. We also explored in this work the impact of exogenous and endogenous modulating factors – such as the administration procedure or some blood factors – on the AAV transduction capacity. In a second approach, we evaluated gene transfer in dystrophic muscles in order to secrete in the blood circulation a transgenic protein associating the soluble TNF-α receptor I and the Fc fragment of an immunoglobulin (TNFR-Is/mIgG1). The comparison of the kinetic of secretion after muscle gene transfer in healthy and dystrophic mice indicates that the inflammatory context of dystrophic muscle increases the immune response against the transgene. We also show that while the expression and secretion of a low immunogenic murine variant of TNFR-Is/mIgG1 improves the mdx muscle function, it does not confer a selective advantage to muscle fibers which still undergo cycles of necrosis and regeneration.La thérapie génique de myopathies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne nécessite une approche systémique afin de traiter l'ensemble de la musculature. Le vecteur AAV est actuellement le plus efficace pour transduire le muscle. Nous montrons que la biodistribution du vecteur AAV administré par voie veineuse peut être modifiée en utilisant diverses stratégies adjuvantes chez la souris saine. La pré-injection de polymères permet ainsi d'améliorer la transduction des muscles par le vecteur AAV, ou encore de baisser la réponse immune neutralisante induite par l'injection intraveineuse du vecteur. Nous abordons également l'impact de facteurs modulateurs exogènes ou endogènes – tels que la procédure d'administration ou certains facteurs sanguins – sur la transduction systémique de l'AAV. Dans une seconde approche, nous avons évalué le transfert de gènes dans le muscle dystrophique afin de sécréter dans la circulation sanguine une protéine transgénique fusionnant le récepteur soluble I du TNF-α avec le fragment constant d'une immunoglobuline (TNFR-Is/mIgG1). La comparaison des cinétiques de sécrétion obtenu après le transfert de gène dans le muscle de souris saines ou de souris dystrophiques mdx indique que le contexte inflammatoire du muscle dystrophique favorise une réponse immune contre le transgène. Nous montrons que l'expression et la sécrétion d'un variant murin peu immunogène du TNFR-Is/mIgG1 améliore la fonction musculaire de la souris mdx sans toutefois conférer un avantage sélectif aux fibres musculaires dystrophiques qui continuent leur cycle de nécrose et de régénération

Gene therapy approaches for neuromuscular disorders

La thérapie génique de myopathies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne nécessite une approche systémique afin de traiter l’ensemble de la musculature. Le vecteur AAV est actuellement le plus efficace pour transduire le muscle. Nous montrons que la biodistribution du vecteur AAV administré par voie veineuse peut être modifiée en utilisant diverses stratégies adjuvantes chez la souris saine. La pré-injection de polymères permet ainsi d’améliorer la transduction des muscles par le vecteur AAV, ou encore de baisser la réponse immune neutralisante induite par l’injection intraveineuse du vecteur. Nous abordons également l’impact de facteurs modulateurs exogènes ou endogènes – tels que la procédure d’administration ou certains facteurs sanguins – sur la transduction systémique de l’AAV. Dans une seconde approche, nous avons évalué le transfert de gènes dans le muscle dystrophique afin de sécréter dans la circulation sanguine une protéine transgénique fusionnant le récepteur soluble I du TNF-α avec le fragment constant d’une immunoglobuline (TNFR-Is/mIgG1). La comparaison des cinétiques de sécrétion obtenu après le transfert de gène dans le muscle de souris saines ou de souris dystrophiques mdx indique que le contexte inflammatoire du muscle dystrophique favorise une réponse immune contre le transgène. Nous montrons que l’expression et la sécrétion d’un variant murin peu immunogène du TNFR-Is/mIgG1 améliore la fonction musculaire de la souris mdx sans toutefois conférer un avantage sélectif aux fibres musculaires dystrophiques qui continuent leur cycle de nécrose et de régénération.Gene therapy of myopathies such as Duchenne muscular dystrophy requires a systemic approach in order to treat the whole musculature. The AAV vector is currently the most efficient delivery system for muscle transduction. We show that the biodistribution of AAV administered intravenously can be modified using different adjuvant strategies in healthy mice. In particular, the pre-injection of polymers enables an improvement of muscle transduction by AAV, and can also decrease the neutralizing immune response induced by the intravenous injection of this vector. We also explored in this work the impact of exogenous and endogenous modulating factors – such as the administration procedure or some blood factors – on the AAV transduction capacity. In a second approach, we evaluated gene transfer in dystrophic muscles in order to secrete in the blood circulation a transgenic protein associating the soluble TNF-α receptor I and the Fc fragment of an immunoglobulin (TNFR-Is/mIgG1). The comparison of the kinetic of secretion after muscle gene transfer in healthy and dystrophic mice indicates that the inflammatory context of dystrophic muscle increases the immune response against the transgene. We also show that while the expression and secretion of a low immunogenic murine variant of TNFR-Is/mIgG1 improves the mdx muscle function, it does not confer a selective advantage to muscle fibers which still undergo cycles of necrosis and regeneration

Approches de thérapies géniques pour des maladies neuromusculaires

Gene therapy of myopathies such as Duchenne muscular dystrophy requires a systemic approach in order to treat the whole musculature. The AAV vector is currently the most efficient delivery system for muscle transduction. We show that the biodistribution of AAV administered intravenously can be modified using different adjuvant strategies in healthy mice. In particular, the pre-injection of polymers enables an improvement of muscle transduction by AAV, and can also decrease the neutralizing immune response induced by the intravenous injection of this vector. We also explored in this work the impact of exogenous and endogenous modulating factors – such as the administration procedure or some blood factors – on the AAV transduction capacity. In a second approach, we evaluated gene transfer in dystrophic muscles in order to secrete in the blood circulation a transgenic protein associating the soluble TNF-α receptor I and the Fc fragment of an immunoglobulin (TNFR-Is/mIgG1). The comparison of the kinetic of secretion after muscle gene transfer in healthy and dystrophic mice indicates that the inflammatory context of dystrophic muscle increases the immune response against the transgene. We also show that while the expression and secretion of a low immunogenic murine variant of TNFR-Is/mIgG1 improves the mdx muscle function, it does not confer a selective advantage to muscle fibers which still undergo cycles of necrosis and regeneration.La thérapie génique de myopathies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne nécessite une approche systémique afin de traiter l'ensemble de la musculature. Le vecteur AAV est actuellement le plus efficace pour transduire le muscle. Nous montrons que la biodistribution du vecteur AAV administré par voie veineuse peut être modifiée en utilisant diverses stratégies adjuvantes chez la souris saine. La pré-injection de polymères permet ainsi d'améliorer la transduction des muscles par le vecteur AAV, ou encore de baisser la réponse immune neutralisante induite par l'injection intraveineuse du vecteur. Nous abordons également l'impact de facteurs modulateurs exogènes ou endogènes – tels que la procédure d'administration ou certains facteurs sanguins – sur la transduction systémique de l'AAV. Dans une seconde approche, nous avons évalué le transfert de gènes dans le muscle dystrophique afin de sécréter dans la circulation sanguine une protéine transgénique fusionnant le récepteur soluble I du TNF-α avec le fragment constant d'une immunoglobuline (TNFR-Is/mIgG1). La comparaison des cinétiques de sécrétion obtenu après le transfert de gène dans le muscle de souris saines ou de souris dystrophiques mdx indique que le contexte inflammatoire du muscle dystrophique favorise une réponse immune contre le transgène. Nous montrons que l'expression et la sécrétion d'un variant murin peu immunogène du TNFR-Is/mIgG1 améliore la fonction musculaire de la souris mdx sans toutefois conférer un avantage sélectif aux fibres musculaires dystrophiques qui continuent leur cycle de nécrose et de régénération

Approches de thérapies géniques pour des maladies neuromusculaires

La thérapie génique de myopathies telles que la dystrophie musculaire de Duchenne nécessite une approche systémique afin de traiter l ensemble de la musculature. Le vecteur AAV est actuellement le plus efficace pour transduire le muscle. Nous montrons que la biodistribution du vecteur AAV administré par voie veineuse peut être modifiée en utilisant diverses stratégies adjuvantes chez la souris saine. La pré-injection de polymères permet ainsi d améliorer la transduction des muscles par le vecteur AAV, ou encore de baisser la réponse immune neutralisante induite par l injection intraveineuse du vecteur. Nous abordons également l impact de facteurs modulateurs exogènes ou endogènes tels que la procédure d administration ou certains facteurs sanguins sur la transduction systémique de l AAV. Dans une seconde approche, nous avons évalué le transfert de gènes dans le muscle dystrophique afin de sécréter dans la circulation sanguine une protéine transgénique fusionnant le récepteur soluble I du TNF-a avec le fragment constant d une immunoglobuline (TNFR-Is/mIgG1). La comparaison des cinétiques de sécrétion obtenu après le transfert de gène dans le muscle de souris saines ou de souris dystrophiques mdx indique que le contexte inflammatoire du muscle dystrophique favorise une réponse immune contre le transgène. Nous montrons que l expression et la sécrétion d un variant murin peu immunogène du TNFR-Is/mIgG1 améliore la fonction musculaire de la souris mdx sans toutefois conférer un avantage sélectif aux fibres musculaires dystrophiques qui continuent leur cycle de nécrose et de régénération.Gene therapy of myopathies such as Duchenne muscular dystrophy requires a systemic approach in order to treat the whole musculature. The AAV vector is currently the most efficient delivery system for muscle transduction. We show that the biodistribution of AAV administered intravenously can be modified using different adjuvant strategies in healthy mice. In particular, the pre-injection of polymers enables an improvement of muscle transduction by AAV, and can also decrease the neutralizing immune response induced by the intravenous injection of this vector. We also explored in this work the impact of exogenous and endogenous modulating factors such as the administration procedure or some blood factors on the AAV transduction capacity. In a second approach, we evaluated gene transfer in dystrophic muscles in order to secrete in the blood circulation a transgenic protein associating the soluble TNF-a receptor I and the Fc fragment of an immunoglobulin (TNFR-Is/mIgG1). The comparison of the kinetic of secretion after muscle gene transfer in healthy and dystrophic mice indicates that the inflammatory context of dystrophic muscle increases the immune response against the transgene. We also show that while the expression and secretion of a low immunogenic murine variant of TNFR-Is/mIgG1 improves the mdx muscle function, it does not confer a selective advantage to muscle fibers which still undergo cycles of necrosis and regeneration.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Fasting Increases the In Vivo Gene Delivery of AAV Vectors

International audienceSuccessful gene therapy of many genetic diseases requires efficient delivery of the gene to several tissues of the organism. Adeno-associated virus (AAV) is, to date, the sole vehicle that allows to achieving this result but only at the condition of administering very large amounts of vectors. This, however, raises questions about the feasibility of the large-scale production and about the safety of the approach. One way to overcome both problems would be to develop strategies that increase the in vivo efficiency. Here, we investigated the effect of fasting on the transduction efficiency of AAV serotypes 2, 6, and 9. The transgene expression was followed for several weeks and vector biodistribution was determined by real-time polymerase chain reaction (PCR) . The results show that fasting increases the transduction efficiency of all three serotypes. Altogether, we present here a simple and clinically acceptable approach that may allow to reducing the vector dose

Histidine-rich designer peptides of the LAH4 family promote cell delivery of a multitude of cargo

International audienc

Comment l’épissage alternatif contribue au contrôle de la plasticité des structures de clathrine

International audienceNo abstract availabl

Soluble TNF-α receptor secretion from healthy or dystrophic mice after AAV6-mediated muscle gene transfer

International audienceMuscle is an attractive target because it is easily accessible; it also offers a permissive environment for adeno-associated virus (AAV)-mediated gene transfer and has an abundant blood vascular supply providing an efficient transport system for the secretion of proteins. However, gene therapy of dystrophic muscle may be more difficult than that of healthy tissue because of degenerative-regenerative processes, and also because of the inflammatory context. In this study we followed the expression levels of secreted inhibitors of the proinflammatory tumor necrosis factor (TNF) cytokine after intramuscular (i.m.) injection of AAV6 into dystrophic mdx and healthy C57BL/10 mice. We used two chimeric proteins, namely, the human or murine TNF-soluble receptor I fused with the murine heavy immunoglobulin chain. We conducted an AAV6 dose-response study and determined the kinetics of transgene expression. In addition, we followed the antibody response against the transgenes and studied their expression pattern in the muscle. Our results show that transduction efficiency is reduced in dystrophic muscles as compared with healthy ones. Furthermore, we found that the immune response against the secreted protein is stronger in mdx mice. Together, our results underscore that the pathological state of the muscle has to be taken into consideration when designing gene therapy approaches