Leber's congenital amaurosis (LCA) is a group of inherited blinding diseases with onset during childhood. One form of the disease, LCA2, is caused by mutations in the retinal pigment epithelium-specific 65-kDa protein gene (RPE65). We investigated the safety of subretinal delivery of a recombinant adeno-associated virus (AAV) carrying RPE65 complementary DNA (cDNA) (ClinicalTrials.gov number, NCT00516477 [ClinicalTrials.gov]). Three patients with LCA2 had an acceptable local and systemic adverse-event profile after delivery of AAV2.hRPE65v2. Each patient had a modest improvement in measures of retinal function on subjective tests of visual acuity. In one patient, an asymptomatic macular hole developed, and although the occurrence was considered to be an adverse event, the patient had some return of retinal function. Although the follow-up was very short and normal vision was not achieved, this study provides the basis for further gene therapy studies in patients with LCA.

The prevention of bleeding with adequately sustained levels of clotting factor, after a single therapeutic intervention and without the need for further medical intervention, represents an important goal in the treatment of hemophilia.

Gene replacement therapy is an attractive approach for treatment of genetic disease, but may be complicated by the risk of a neutralizing immune response to the therapeutic gene product. There are examples of humoral and cellular immune responses against the transgene product as well as absence of such responses, depending on vector design and the underlying mutation in the dysfunctional gene. It has been unclear, however, whether transgene expression can induce tolerance to the therapeutic antigen. Here, we demonstrate induction of immune tolerance to a secreted human coagulation factor IX (hF.IX) antigen by adeno-associated viral gene transfer to the liver. Tolerized mice showed absence of anti-hF.IX and substantially reduced in vitro T cell responses after immunization with hF.IX in adjuvant. Tolerance induction was antigen specific, affected a broad range of Th cell subsets, and was favored by higher levels of transgene expression as determined by promoter strength, vector dose, and mouse strain. Hepatocyte-derived hF.IX expression induced regulatory CD4(+) T cells that can suppress anti-hF.IX formation after adoptive transfer. With a strain-dependent rate of success, tolerance to murine F.IX was induced in mice with a large F.IX gene deletion, supporting the relevance of these data for treatment of hemophilia B and other genetic diseases.

Gene replacement therapy is an attractive approach for treatment of genetic disease, but may be complicated by the risk of a neutralizing immune response to the therapeutic gene product.There are examples of humoral and cellular immune responses against the transgene product as well as absence of such responses, depending on vector design and the underlying mutation in the dysfunctional gene.It has been unclear, however, whether transgene expression can induce tolerance to the therapeutic antigen.Here, we demonstrate induction of immune tolerance to a secreted human coagulation factor IX (hF.IX) antigen by adeno-associated viral gene transfer to the liver.Tolerized mice showed absence of anti-hF.IX and substantially reduced in vitro T cell responses after immunization with hF.IX in adjuvant.Tolerance induction was antigen specific, affected a broad range of Th cell subsets, and was favored by higher levels of transgene expression as determined by promoter strength, vector dose, and mouse strain.Hepatocyte-derived hF.IX expression induced regulatory CD4 + T cells that can suppress anti-hF.IX formation after adoptive transfer.With a strain-dependent rate of success, tolerance to murine F.IX was induced in mice with a large F.IX gene deletion, supporting the relevance of these data for treatment of hemophilia B and other genetic diseases.

Deficiencies in coagulation factor VIII (FVIII, F8) result in the bleeding disorder hemophilia A. An emerging novel therapeutic strategy for bleeding disorders is to enhance hemostasis by limiting natural anticoagulants, such as antithrombin (AT3). To study pro/anticoagulant hemostatic balance in an in vivo model, we used genome editing to create null alleles for f8 and von Willebrand factor (vwf) in zebrafish, a model organism with a high degree of homology to the mammalian hemostatic system and unique attributes, including external development and optical transparency. f8 homozygous mutant larvae surprisingly formed normal thrombi when subjected to laser-mediated endothelial injury, had no overt signs of hemorrhage, but had a modest increase in mortality. We have previously shown that at3-/- larvae develop disseminated intravascular coagulation (DIC), with spontaneous thrombosis and fibrinogen consumption, resulting in bleeding phenotype marked by secondary lack of induced thrombus formation upon endothelial injury. We found that with loss of FVIII (f8-/-;at3-/-), larvae no longer developed spontaneous fibrin thrombi and did produce clots in response to endothelial injury. However, homozygous loss of zebrafish Vwf failed to rescue the at3 DIC phenotype. These studies demonstrate an altered balance of natural anticoagulants that mitigates FVIII deficiency in zebrafish, similar to human clinical pipeline products. The data also suggest that zebrafish FVIII might circulate independently of Vwf. Further study of this unique balance could provide new insights for management of hemophilia A and von Willebrand disease.