Mucopolysaccharidosis type I Hurler (MPSIH) patients show progressive accumulation of GAGs, leading to multi-organ dysfunction and skeletal abnormalities, that remain uncorrected by allogeneic stem cell transplantation. Results of the Phase I/II ex vivo gene therapy (GT) clinical trial (NCT03488394) in 8 patients have shown potential metabolic and skeletal correction. Osteomedullary biopsies (BOMs) of MPSIH patients displayed a reduced expression of type I collagen and a morphological disorganization of chondrocytes (CHs). To further investigate this aspect, an in vitro 3D model of hypertrophic cartilage will evaluate whether patient-derived mesenchymal stromal cells (MSCs) are able to generate de novo bone tissue. In vitro characterization of patient-derived osteoclasts (OCs) and MSCs, before and after GT, was not impaired by IDUA deficiency. Although MPSIH-MSCs normally underwent intramembranous ossification, osteoblasts (OBs) showed intracellular GAGs accumulation. Patient-derived gene corrected OCs, expressing supraphysiologic enzyme levels, could cross-correct non-hematopoietic cells in the bone environment by releasing the enzyme. Due to the ability of MPSIH OBs to uptake the IDUA enzyme when exposed to the supernatant of patient gene-corrected osteoclasts, GAG accumulation found in MPSIH-OBs was rescued, demonstrating the feasibility of the cross-correction. Moreover, MPSIH BOMs before GT showed enthesopathy that was completely reversed after GT. To better characterize this feature, the Achilles tendons of untreated MPSI mice at different ages were harvested showing a progressive vacuolization, matrix mineralization and calcification. In addition, a reduced number of OBs but an increased bone formation rate were found in long bones of MPSI mice. These musculoskeletal features will be further investigated in GT-treated patients and mice to provide a broader understanding of disease-specific pathogenetic mechanisms and bone cross-correction after GT.

Terapia genica per la correzione dei difetti scheletrici nei pazienti affetti da Mucopolisaccaridosi di tipo 1. I pazienti affetti da mucopolisaccaridosi di tipo I Hurler (MPSIH) presentano un progressivo accumulo di GAG, che porta a disfunzioni multiorgano e anomalie scheletriche, che non vengono corrette dal trapianto di cellule staminali. I risultati dello studio clinico di fase I/II di terapia genica ex vivo (GT) (NCT03488394) in 8 pazienti hanno mostrato una potenziale correzione metabolica e scheletrica. Le biopsie osteomidollari dei pazienti affetti mostrano una ridotta espressione di collagene e una disorganizzazione morfologica dei condrociti (CH). Per approfondire questo aspetto, un modello 3D in vitro di cartilagine ipertrofica valuterà se le cellule stromali mesenchimali (MSC) derivate dal paziente sono in grado di generare tessuto osseo. Inoltre, le biopsie osteomidollari dei pazienti prima della GT mostrano entesopatia che viene corretta dopo la GT. Per caratterizzare meglio questo fenomeno, abbiamo analizzato i tendini di Achille di topi MPSI e abbiamo osservato una progressiva vacuolizzazione, mineralizzazione della matrice e calcificazione. Inoltre, nelle ossa lunghe dei topi MPSI è stato riscontrato un numero ridotto di OB ma un aumento del tasso di formazione ossea. Queste caratteristiche muscoloscheletriche saranno ulteriormente studiate nei pazienti e nei topi trattati con GT per fornire una più ampia comprensione dei meccanismi patogenetici specifici della malattia e della correzione ossea dopo GT.

Mucopolysaccharidosis type I - Hurler Syndrome

Mucopolisaccaridosi di tipo 1 - Sindrome di Hurler