Lysosomal storage diseases (LSDs) are characterized by the accumulation of undigested macromolecules causing severe multi-organ damage, which the currently approved therapies fail to cure. Previous data obtained by our Institute proved the safety and efficacy of Hematopoietic Stem and Progenitor Cell-Gene Therapy (HSPC-GT) for the treatment of other LSDs. Building on this experience and the common pathological mechanisms of LSDs, we are proposing HSPC-GT to cure a group of rare/ultra-rare LSDs with skeletal involvement (Mucopolysaccharidosis IVA, Mucopolysaccharidosis IVB, Alpha-Mannosidosis) by using a standardized process in the framework of an innovative platform approach. We optimized Chemistry, Manufacturing and Controls, Non-clinical and Clinical development plans to generate a platform dataset complemented by specific disease data to generate a single combined Clinical Trial Application for clinical testing, moving from the "1-to-1 sequential" drug development to the "simultaneous and parallel" development approach. To this aim, we generated 3rd-generation lentiviral vectors encoding for each specific enzyme (LV-GALNS, -GLB1, and -MAN2B1) to transduce human HSPCs. Transduced cells showed proper clonogenic and proliferative capacity and significantly overexpressed the functional enzyme. Preliminary data also indicated that the enzymatic activity was restored in patients' derived fibroblasts exposed to the conditioned medium from LV-GALNS and MAN2B1 transduced human HSPCs-derived myeloid cells. Importantly, osteoclasts derived from LV-GALNS and GLB1 transduced cells abundantly secreted the different lysosomal enzymes, possibly serving as a resident enzyme source for skeletal cross-correction. Moreover, LV-GALNS transduced HSPCs engrafted and differentiated in the hematopoietic organs when transplanted in NSG mice. Altogether, our pre-clinical data support the HSPC-GT development for the platform LSD treatment.

SVILUPPO DI UN APPROCCIO PIATTAFORMA INNOVATIVO PER LO SVILUPPO DI PROTOCOLLI DI TERAPIA GENICA PER IL TRATTAMENTO DI MALATTIE DA ACCUMULO LISOSOMIALE CON COINVOLGIMENTO SCHELETRICO Le malattie da accumulo lisosomiale sono malattie genetiche metaboliche causate dal deficit di enzimi lisosomiali, con consequente accumulo di macromolecole negli organelli del sistema lisosomiale. L'accumulo di macromolecole danneggia le cellule e i tessuti di diversi organi, tra cui il sistema scheletrico. Le terapie attualmente disponibili non sono efficaci nel curare i danni da accumulo. Diversi studi condotti nel nostro Istituto hanno dimostrato la sicurezza e l'efficacia della terapia genica per il trattamento di alcune forme di malattia da accumulo lisosomiale. La terapia genica si basa sul trapianto di cellule staminali ematopoietiche del paziente corrette in vitro per ripristinare l'espressione dell'enzima mancante. Sulla base dell'esperienza acquisita negli anni e considerando la similitudine dei meccanismi molecolari responsabili delle malattie da accumulo lisosomilae, ci proponiamo di sviluppare dei protocolli di terapia genica per un gruppo di malattie da accumulo lisosomiale rare/ultra-rare, caratterizzate da una grave compromissione scheletrica (mucopolisaccaridosi IVA, mucopolisaccaridosi IVB, alfa-mannosidosi), utilizzando un approccio innovativo di piattaforma. A questo scopo, abbiamo ottimizzato i piani di sviluppo chimico, produzione e controllo e i protocolli di svilippo pre-clinico e clinico per raccogliere i dati necessari per generare un'unica applicazione di sperimentazione clinica per tre diverse patologie. A questo scopo, abbiamo generato vettori lentivirali per correggere le cellule staminali ematopoietiche del paziente. Ciascun vettore codifica per uno specifico enzima specifico (LV-GALNS, -GLB1 e -MAN2B1). Abbiamo inzialmente testato i vettori lentivirali in cellule staminali ematopoietiche da dontore sano, che hanno mostrato un'adeguata capacità clonogenica e proliferativa post trattamento. Le cellule trattate esprimono l'enzima corretto a livelli significativamente più alti rispetto alle cellule non trattate. Abbiamo anche dimostrato che l'enzima rilasciato dalle cellule staminali ematopoietiche trattate con LV-GALNS e LV- MAN2B1 è in grado di ripristinare l'attività enzimatica nelle cellule dei pazienti. Inoltre, abbiamo generato gli osteoclasti, cellule del sistema scheletrico, a partire dale cellule staminali ematopoietiche trattate con LV-GALNS e LV-GLB1 e dimostrato che gli osteoclasti rilasciano livelli superfisiologici di enzima. Per questo motivo, pensiamo che possano servire come fonte di enzima residente nel sistema scheletrico, che non è facilmente raggiungibile dalle terapie finora approvate. Complessivamente, i nostri dati preclinici supportano lo sviluppo di protocolli di terapia genica per il trattamento delle malattie da accumulo lisosomiale incluse nello studio piattaforma.

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Mucopolysaccharidosis IVA, IVB and a-mannosidosis

Mucopolissacaridosi IVA, IVB e a-mannosidosi