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.

Hematopoietic stem cell (HSC) gene therapy for adenosine deaminase (ADA)-deficient severe combined immunodeficiency (SCID) has shown limited clinical efficacy because of the small proportion of engrafted genetically corrected HSCs. We describe an improved protocol for gene transfer into HSCs associated with nonmyeloablative conditioning. This protocol was used in two patients for whom enzyme replacement therapy was not available, which allowed the effect of gene therapy alone to be evaluated. Sustained engraftment of engineered HSCs with differentiation into multiple lineages resulted in increased lymphocyte counts, improved immune functions (including antigen-specific responses), and lower toxic metabolites. Both patients are currently at home and clinically well, with normal growth and development. These results indicate the safety and efficacy of HSC gene therapy combined with nonmyeloablative conditioning for the treatment of SCID.

We investigated the long-term outcome of gene therapy for severe combined immunodeficiency (SCID) due to the lack of adenosine deaminase (ADA), a fatal disorder of purine metabolism and immunodeficiency.

Gene therapy has the potential to reverse disease or prevent further deterioration of vision in patients with incurable inherited retinal degeneration. We therefore did a phase 1 trial to assess the effect of gene therapy on retinal and visual function in children and adults with Leber's congenital amaurosis.We assessed the retinal and visual function in 12 patients (aged 8-44 years) with RPE65-associated Leber's congenital amaurosis given one subretinal injection of adeno-associated virus (AAV) containing a gene encoding a protein needed for the isomerohydrolase activity of the retinal pigment epithelium (AAV2-hRPE65v2) in the worst eye at low (1.5 x 10(10) vector genomes), medium (4.8 x 10(10) vector genomes), or high dose (1.5 x 10(11) vector genomes) for up to 2 years.AAV2-hRPE65v2 was well tolerated and all patients showed sustained improvement in subjective and objective measurements of vision (ie, dark adaptometry, pupillometry, electroretinography, nystagmus, and ambulatory behaviour). Patients had at least a 2 log unit increase in pupillary light responses, and an 8-year-old child had nearly the same level of light sensitivity as that in age-matched normal-sighted individuals. The greatest improvement was noted in children, all of whom gained ambulatory vision. The study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00516477.The safety, extent, and stability of improvement in vision in all patients support the use of AAV-mediated gene therapy for treatment of inherited retinal diseases, with early intervention resulting in the best potential gain.Center for Cellular and Molecular Therapeutics at the Children's Hospital of Philadelphia, Foundation Fighting Blindness, Telethon, Research to Prevent Blindness, F M Kirby Foundation, Mackall Foundation Trust, Regione Campania Convenzione, European Union, Associazione Italiana Amaurosi Congenita di Leber, Fund for Scientific Research, Fund for Research in Ophthalmology, and National Center for Research Resources.

Ascertaining when and where genes are expressed is of crucial importance to understanding or predicting the physiological role of genes and proteins and how they interact to form the complex networks that underlie organ development and function. It is, therefore, crucial to determine on a genome-wide level, the spatio-temporal gene expression profiles at cellular resolution. This information is provided by colorimetric RNA in situ hybridization that can elucidate expression of genes in their native context and does so at cellular resolution. We generated what is to our knowledge the first genome-wide transcriptome atlas by RNA in situ hybridization of an entire mammalian organism, the developing mouse at embryonic day 14.5. This digital transcriptome atlas, the Eurexpress atlas (http://www.eurexpress.org), consists of a searchable database of annotated images that can be interactively viewed. We generated anatomy-based expression profiles for over 18,000 coding genes and over 400 microRNAs. We identified 1,002 tissue-specific genes that are a source of novel tissue-specific markers for 37 different anatomical structures. The quality and the resolution of the data revealed novel molecular domains for several developing structures, such as the telencephalon, a novel organization for the hypothalamus, and insight on the Wnt network involved in renal epithelial differentiation during kidney development. The digital transcriptome atlas is a powerful resource to determine co-expression of genes, to identify cell populations and lineages, and to identify functional associations between genes relevant to development and disease.

The safety and efficacy of gene therapy for inherited retinal diseases is being tested in humans affected with Leber's congenital amaurosis (LCA), an autosomal recessive blinding disease. Three independent studies have provided evidence that the subretinal administration of adeno-associated viral (AAV) vectors encoding RPE65 in patients affected with LCA2 due to mutations in the RPE65 gene, is safe and, in some cases, results in efficacy. We evaluated the long-term safety and efficacy (global effects on retinal/visual function) resulting from subretinal administration of AAV2-hRPE65v2. Both the safety and the efficacy noted at early timepoints persist through at least 1.5 years after injection in the three LCA2 patients enrolled in the low dose cohort of our trial. A transient rise in neutralizing antibodies to AAV capsid was observed but there was no humoral response to RPE65 protein. The persistence of functional amelioration suggests that AAV-mediated gene transfer to the human retina does not elicit immunological responses which cause significant loss of transduced cells. The persistence of physiologic effect supports the possibility that gene therapy may influence LCA2 disease progression. The safety of the intervention and the stability of the improvement in visual and retinal function in these subjects support the use of AAV-mediated gene augmentation therapy for treatment of inherited retinal diseases. The safety and efficacy of gene therapy for inherited retinal diseases is being tested in humans affected with Leber's congenital amaurosis (LCA), an autosomal recessive blinding disease. Three independent studies have provided evidence that the subretinal administration of adeno-associated viral (AAV) vectors encoding RPE65 in patients affected with LCA2 due to mutations in the RPE65 gene, is safe and, in some cases, results in efficacy. We evaluated the long-term safety and efficacy (global effects on retinal/visual function) resulting from subretinal administration of AAV2-hRPE65v2. Both the safety and the efficacy noted at early timepoints persist through at least 1.5 years after injection in the three LCA2 patients enrolled in the low dose cohort of our trial. A transient rise in neutralizing antibodies to AAV capsid was observed but there was no humoral response to RPE65 protein. The persistence of functional amelioration suggests that AAV-mediated gene transfer to the human retina does not elicit immunological responses which cause significant loss of transduced cells. The persistence of physiologic effect supports the possibility that gene therapy may influence LCA2 disease progression. The safety of the intervention and the stability of the improvement in visual and retinal function in these subjects support the use of AAV-mediated gene augmentation therapy for treatment of inherited retinal diseases.

ABSTRACT Retinal photoreceptors differ in their transcriptomic profiles from other neuronal subtypes, likely as a reflection of their unique cellular morphology and function in the detection of light thorough the ciliary outer segment. We discovered a new layer of this molecular specialization by revealing that the vertebrate retina expresses the largest number of tissue-enriched microexons of all tissue types. A subset of these microexons is included exclusively in photoreceptor transcripts, particularly in genes involved in cilia biogenesis and in vesicle-mediated transport. This microexon program is regulated by Srrm3 , a paralog of the neural microexon regulator Srrm4 . Despite both proteins positively regulate retina microexons in vitro , only Srrm3 is highly expressed in mature photoreceptors and its deletion in zebrafish results in widespread downregulation of microexon inclusion, severe photoreceptor alterations and blindness. These results shed light into photoreceptor’s transcriptomic specialization and functionality, uncovering new cell type-specific roles for Srrm3 and microexons with implication for retinal diseases.

Abstract Motivation Homozygous deletions (HDs) may be the cause of rare diseases and cancer and their discovery in targeted sequencing is a challenging task. Different tools have been developed to disentangle HD discovery but a sensitive caller is still lacking. Results We present VarGenius-HZD, a sensitive and scalable algorithm that leverages breadth-of-coverage for the detection of rare homozygous and hemizygous single-exon deletions (HDs). To assess its effectiveness we detected both real and synthetic rare HDs in fifty exomes from the 1000 Genomes Project obtaining higher sensitivity in comparison with state-of-the-art algorithms which missed at least one event each. We then applied our tool on targeted sequencing data from patients with Inherited Retinal Dystrophies and solved five cases that still lacked a genetic diagnosis. Availability and implementation We provide VarGenius-HZD either stand-alone or integrated within our recently developed software enabling the automated selection of samples using the internal database. Hence, it could be extremely useful for both diagnostic and research purposes. Our tool is available under GNU General Public License, version 3 at: https://github.com/frankMusacchia/VarGenius-HZD Contact: francesco.musacchia@iit.it Supplementary information is available online.