Abstract The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) poses threats to individuals with rare disease, in part because so little is known about the impact of COVID-19 infection and vaccination safety in rare disease populations. Of particular concern, given the overlap in disease manifestations and interferon dysregulation, are a group of heritable autoinflammatory conditions called type I interferonopathies. The most common of these, Aicardi Goutières Syndrome (AGS), is caused by altered nucleic acid metabolism and sensing, resulting in additional concerns surrounding the use of mRNA vaccination approaches. To determine whether mRNA vaccines induce an interferon response in AGS, we applied mRNA SARS-CoV-2 vaccines to whole blood samples and assessed internalization and interferon signaling gene expression responses to the mRNA. In all cases (11 AGS and 11 control samples), interferon signatures did not significantly increase from baseline, regardless of baricitinib treatment status in the AGS subjects, and were even decreased, when using codon optimized SARS-CoV-2 di-proline modified spike sequence (S2P). Internalization of S2P in human dendritic cells was verified by Western Blot, and in control and AGS blood cells was verified by Luciferase activity. Although numbers of tested samples in this rare disease are small, based on these findings, we suggest that COVID vaccination is unlikely to directly stimulate the interferon signaling gene expression in AGS patients via response to mRNA internalization. The in vitro nature of this study cannot exclude an exaggerated interferon response to spike protein production at a systemic level in individuals with a primary heritable interferonopathy. In the context of continued SARS-CoV-2 spread in the community, we do not recommend withholding vaccination in this rare disease group. However, we recommend that vaccinations for AGS patients are provided in a controlled setting with appropriate observation and used with caution in individuals with prior vaccine associated adverse events.

Metachromatic leukodystrophy (MLD) is a fatal lysosomal storage disease (LSD) characterized by the deficient enzymatic activity of arylsulfatase A (ARSA). Combined autologous hematopoietic stem cell transplant (HSCT) with lentiviral (LV) based gene therapy has great potential to treat MLD. However, if enzyme production is inadequate, this could result in continued loss of motor function, implying a high vector copy number (VCN) requirement for optimal enzymatic output. This may place children at increased risk for genomic toxicity due to higher VCN. We increased the expression of ARSA cDNA at single integration by generating novel LVs, optimizing ARSA expression, and enhancing safety. In addition, our vectors achieved optimal transduction in mouse and human HSC with minimal multiplicity of infection (MOI). Our top-performing vector (EA1) showed at least 4X more ARSA activity than the currently EU-approved vector and a superior ability to secrete vesicle-associated ARSA, a critical modality to transfer functional enzymes from microglia to oligodendrocytes. Three-month-old Arsa -KO MLD mice transplanted with Arsa -KO BM cells transduced with 0.6 VCN of EA1 demonstrated behavior and CNS histology matching WT mice. Our novel vector boosts efficacy while improving safety as a robust approach for treating early symptomatic MLD patients.

Abstract Hypomyelination and atrophy of basal ganglia and cerebellum (H-ABC) is a rare leukodystrophy associated with causal variants in β-tubulin 4A ( TUBB4A ). The recurring variant p.Asp249Asn (D249N) presents in infancy with dystonia, communication deficits, and loss of ambulation during the first decade of life. In this study, we characterized a genetic murine series ( Tubb4a KO/KO , Tubb4a D249N/+ , Tubb4a D249N/KO, and Tubb4a D249N/D249N ) to demonstrate that disease severity correlates with the expression of mutant Tubb4a and relative preservation of WT tubulin. To further evaluate the translational potential of Tubb4a suppression as a therapy in H-ABC, we identified a well-tolerated Tubb4a -targeted antisense oligonucleotide (ASO) candidate that selectively reduces Tubb4a in vitro and in vivo . Notably, single intracerebroventricular (i.c.v.) administration of ASO in postnatal Tubb4a D249N/KO mice drastically extends its lifespan, improves motor phenotypes, and reduces seizures. Neuropathologically, ASO treatment in Tubb4a D249N/KO mice restores myelin and oligodendrocyte survival. Furthermore, in vivo visual evoked potential latencies recover in ASO-treated Tubb4a D249N/KO mice. This is the first preclinical proof-of-concept for Tubb4a suppression via ASO as a disease-modifying therapy for H-ABC.