ポンペ疾患におけるα-グルコシダーゼの造血幹細胞遺伝子移動後の酵素補充療法に対する部分的な表現型補正および免疫耐性誘導

背景：グリコーゲン貯蔵疾患型II（GSDII）またはポンペ疾患は、機能性リソソーム酸アルファグルコシダーゼ（GAA）の欠如によって引き起こされるグリコーゲン代謝の遺伝性疾患です。罹患した個人は、グリコーゲンをリソソームに保存し、最も重度の形で致命的な肥大性心筋症と呼吸不全をもたらします。酵素補充療法（ERT）がすでにある程度の有効性を証明している場合でも、その結果は、特にクロス反応性免疫学的物質（CRIM）陰性患者で骨格筋において不均一なままです。GSDIIのマウスモデルでの造血幹細胞（HSC）遺伝子治療の使用を初めて調査しました。 方法：レトロウイルスMNDプロモーターの制御下でヒトGAAまたは強化された緑色蛍光タンパク質（GFP）を発現するレンチウイルスベクターで不足HSCを導入し、致死照射GSDIIマウスに移植しました。その後、動物を5週間ERTプロトコルにかけ、代謝補正とGAA誘発性免疫反応を監視しました。 結果：GAAは正しく処理されたタンパク質として表され、毒性のない形質導入欠損細胞の完全な酵素補正を可能にしました。移植の17週間後、GSDIIマウスの骨髄および末梢血細胞でGAA酵素活性の部分的な回復が観察され、骨格筋の有意なグリコーゲンクリアランスが可能になりました。ERTは、GFP移植マウスで堅牢な抗体反応を誘発しましたが、GAA移植マウスでは免疫反応は検出できませんでした。 結論：レンチウイルスベクターを介したHSC遺伝子治療は、部分的な代謝補正につながり、GSDIIマウスのERTに対する耐性を誘導します。この戦略は、CRIM陰性ポンペ患者におけるERTの有効性を高めることができます。

BACKGROUND: Glycogen storage disease type II (GSDII) or Pompe disease is an inherited disease of glycogen metabolism caused by a lack of functional lysosomal acid alpha-glucosidase (GAA). Affected individuals store glycogen in lysosomes resulting in fatal hypertrophic cardiomyopathy and respiratory failure in the most severe form. Even if enzyme replacement therapy (ERT) has already proven some efficacy, its results remain heterogeneous in skeletal muscle, especially in cross reactive immunological material (CRIM)-negative patients. We investigated for the first time the use of hematopoietic stem cell (HSC) gene therapy in a murine model of GSDII. METHODS: Deficient HSC were transduced with a lentiviral vector expressing human GAA or enhanced green fluorescent protein (GFP) under the control of the retroviral MND promoter and transplanted into lethally irradiated GSDII mice. Animals were then subjected to an ERT protocol for 5 weeks and monitored for metabolic correction and GAA-induced immune reaction. RESULTS: GAA was expressed as a correctly processed protein, allowing a complete enzymatic correction in transduced deficient cells without toxicity. Seventeen weeks after transplantation, a partial restoration of the GAA enzymatic activity was observed in bone marrow and peripheral blood cells of GSDII mice, allowing a significant glycogen clearance in skeletal muscle. ERT induced a robust antibody response in GFP-transplanted mice, whereas no immune reaction could be detected in GAA-transplanted mice. CONCLUSIONS: Lentiviral vector-mediated HSC gene therapy leads to a partial metabolic correction and induces a tolerance to ERT in GSDII mice. This strategy could enhance the efficacy of ERT in CRIM-negative Pompe patients.