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.

Following successful efforts in adeno-associated virus (AAV) gene addition for hemophilia B gene therapy, the development of valoctocogene roxaparvovec (Roctavian; Biomarin) over the past decade represents a potential new hemophilia A (HA) treatment paradigm. Roctavian is the first licensed HA gene therapy and was conditionally approved in Europe in August of 2022 and approved in the U.S. in June of 2023. Beyond Roctavian, there are ongoing pivotal trials of additional AAV vectors for HA and others that are progressing through pre-clinical development or early-phase clinical trial as well as non-AAV approaches also in clinical development. This review focuses on the clinical development of Roctavian for which the collective clinical trials represent the largest body of work thus far available for any licensed AAV product. From this pioneering clinical development, several outstanding questions have emerged for which the answers will undoubtedly be important to the clinical adaptation of Roctavian and future efforts in HA gene therapy. Most notably, unexplained year-over-year declines in factor VIII (FVIII) expression after Roctavian treatment contrast with observed stable FVIII expression in AAV HA gene therapy clinical trials with more modest initial FVIII expression. This observation has been qualitatively replicated in animal models. The development and approval of Roctavian is a landmark in HA therapeutics, though next-generation approaches are needed before HA gene therapy fulfills its promise of stable FVIII expression that normalizes hemostasis.

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.