Forelimb Treatment in a Large Cohort of Dystrophic Dogs Supports Delivery of a Recombinant AAV for Exon Skipping in Duchenne Patients

Abstract

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe muscle-wasting disorder caused by mutations in the dystrophin gene, without curative treatment yet available. Our study provides, for the first time, the overall safety profile and therapeutic dose of a recombinant adeno-associated virus vector, serotype 8 (rAAV8) carrying a modified U7snRNA sequence promoting exon skipping to restore a functional in-frame dystrophin transcript, and injected by locoregional transvenous perfusion of the forelimb. Eighteen Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) dogs were exposed to increasing doses of GMP-manufactured vector. Treatment was well tolerated in all, and no acute nor delayed adverse effect, including systemic and immune toxicity was detected. There was a dose relationship for the amount of exon skipping with up to 80% of myofibers expressing dystrophin at the highest dose. Similarly, histological, nuclear magnetic resonance pathological indices and strength improvement responded in a dose-dependent manner. The systematic comparison of effects using different independent methods, allowed to define a minimum threshold of dystrophin expressing fibers (>33% for structural measures and >40% for strength) under which there was no clear-cut therapeutic effect. Altogether, these results support the concept of a phase 1/2 trial of locoregional delivery into upper limbs of nonambulatory DMD patients.

Imagerie et spectroscopie par résonance magnétique nucléaire du muscle strié squelettique

“…Après expression du gène de la micro-dystrophine chez la souris mdx, l'imagerie quantifiée du T2 a démontré un pouvoir discriminant supérieur à celui de l'imagerie de transfert d'aimantation et de l'imagerie du tenseur de diffusion . Un autre essai, par saut d'exon U7, mené avec succès chez le chien GRMD a été accompagné d'une baisse significative du T2 dans les membres traités (Le Guiner et al 2014). Enfin, un traitement au losartan a démontré un effet de normalisation du T2 musculaire sur un modèle murin de dystrophie congénitale lié au gène de la laminine (Vohra et al 2015a).…”

“…Des marqueurs similaires doivent encore être identifiés pour les maladies neuromusculaires. La concentration en phospho-diesters musculaires est un candidat potentiel en cas de dystrophie musculaire où leur concentration est élevée en relation avec l'augmentation du turnover des phospholipides membranaires (Edwards et al 1982 ;Kemp et al 1993 ;Wokke et al 2014a ;Wary et al 2015a), et semble se normaliser très rapidement quand la dystrophine est exprimée (Le Guiner et al 2014). Il y a donc de multiples raisons de poursuivre la confrontation entre les biomarqueurs fonctionnels et l'imagerie chez les patients atteints de maladies musculaires.…”

“…Toujours au niveau des fléchisseurs des doigts de patients atteints de la maladie de Duchenne, la progression de ces anomalies a été monitorée pendant une année ; elle a été significative chez les patients non-ambulants (Hogrel et al 2016). Chez le chien GRMD, les antérieurs traités par un exon-skipping U7 introduit par virus associé à l'adénovirus, ont vu leurs taux élevés de phospho-diesters revenir à des valeurs normales (Le Guiner et al 2014). Si elles restent relativement anecdotiques, ces observations suggèrent fortement que la spectroscopie du 31 P, et en particulier la résonance des phospho-diesters, puisse fournir des biomarqueurs utiles pour suivre le réponse du muscle dystrophique à l'expression de dystrophine.…”

Impact d’un traitement antioxydant sur le transfert de gène par un vecteur AAVr dans un modèle murin de la dystrophie musculaire de Duchenne

“…Several studies in murine and canine models of DMD reported significant phenotype improvements without any notable toxicity following the injection of substantial amounts of vector [1,2]. While this has raised hope for future translations in DMD patients, long term maintenance of the therapeutic benefits is an important, and yet unresolved issue.…”

“…Plusieurs études menées chez des modèles murins ou canins de la DMD ont en effet décrit des améliorations phénotypiques significatives sans effet toxique notable suite à l'injection d'importantes quantités de vecteur [1,2]. Même si ces études sont prometteuses, le maintien à long terme de l'expression du transgène demeure peu ou pas documenté.…”