Molecular Therapy: Methods & Clinical Development (Sep 2021)
Preclinical studies of efficacy thresholds and tolerability of a clinically ready lentiviral vector for pyruvate kinase deficiency treatment
- Susana Navarro,
- Oscar Quintana-Bustamante,
- Rebeca Sanchez-Dominguez,
- Sergio Lopez-Manzaneda,
- Isabel Ojeda-Perez,
- Aida Garcia-Torralba,
- Omaira Alberquilla,
- Kenneth Law,
- Brian C. Beard,
- Antonella Bastone,
- Michael Rothe,
- Mariela Villanueva,
- Juan C. Ramirez,
- Sara Fañanas-Baquero,
- Virginia Nieto-Romero,
- Andrea Molinos-Vicente,
- Sonia Gutierrez,
- Eileen Nicoletti,
- María García-Bravo,
- Juan A. Bueren,
- Jonathan D. Schwartz,
- Jose-Carlos Segovia
Affiliations
- Susana Navarro
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Oscar Quintana-Bustamante
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Rebeca Sanchez-Dominguez
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Sergio Lopez-Manzaneda
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Isabel Ojeda-Perez
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Aida Garcia-Torralba
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Omaira Alberquilla
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Kenneth Law
- Rocket Pharmaceuticals, Inc., New York, NY 10118, USA
- Brian C. Beard
- Rocket Pharmaceuticals, Inc., New York, NY 10118, USA
- Antonella Bastone
- Institute of Experimental Hematology, Hannover Medical School, 30625 Hannover, Germany
- Michael Rothe
- Institute of Experimental Hematology, Hannover Medical School, 30625 Hannover, Germany
- Mariela Villanueva
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Juan C. Ramirez
- VIVEbioTECH, 20014 San Sebastian, Spain
- Sara Fañanas-Baquero
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Virginia Nieto-Romero
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Andrea Molinos-Vicente
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Sonia Gutierrez
- Rocket Pharmaceuticals, Inc., New York, NY 10118, USA
- Eileen Nicoletti
- Rocket Pharmaceuticals, Inc., New York, NY 10118, USA
- María García-Bravo
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Juan A. Bueren
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain
- Jonathan D. Schwartz
- Rocket Pharmaceuticals, Inc., New York, NY 10118, USA
- Jose-Carlos Segovia
- Hematopoietic Innovative Therapies Division, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), 28040 Madrid, Spain; Unidad Mixta de Terapias Avanzadas, Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD, UAM), 28040 Madrid, Spain; Corresponding author: Jose-Carlos Segovia, CIEMAT (Building 70), Av. Complutense, 40, 28040 Madrid, Spain.
- Journal volume & issue
-
Vol. 22
pp. 350 – 359
Abstract
Pyruvate kinase deficiency (PKD) is a rare autosomal recessive disorder caused by mutations in the PKLR gene. PKD is characterized by non-spherocytic hemolytic anemia of variable severity and may be fatal in some cases during early childhood. Although not considered the standard of care, allogeneic stem cell transplantation has been shown as a potentially curative treatment, limited by donor availability, toxicity, and incomplete engraftment. Preclinical studies were conducted to define conditions to enable consistent therapeutic reversal, which were based on our previous data on lentiviral gene therapy for PKD. Improvement of erythroid parameters was identified by the presence of 20%–30% healthy donor cells. A minimum vector copy number (VCN) of 0.2−0.3 was required to correct PKD when corrected cells were transplanted in a mouse model for PKD. Biodistribution and pharmacokinetics studies, with the aim of conducting a global gene therapy clinical trial for PKD patients (RP-L301-0119), demonstrated that genetically corrected cells do not confer additional side effects. Moreover, a clinically compatible transduction protocol with mobilized peripheral blood CD34+ cells was optimized, thus facilitating the efficient transduction on human cells capable of repopulating the hematopoiesis of immunodeficient mice. We established conditions for a curative lentiviral vector gene therapy protocol for PKD.