With more than 130 clinical trials and 8 approved gene therapy products, adeno-associated virus (AAV) stands as one of the most popular vehicles to deliver therapeutic DNA

Mutations in the DMD gene lead to Duchenne muscular dystrophy, a severe X-linked neuromuscular disorder which manifests itself as young boys acquire motor functions. DMD is diagnosed after 2 to 4 years, but the absence of dystrophin has an impact before symptoms appear in patients, which poses a serious challenge in the optimization of standards of care. In this report, we investigated the early consequences of dystrophin deficiency during skeletal muscle development. We used single-cell transcriptome profiling to characterize the myogenic trajectory of human pluripotent stem cells and showed that DMD cells bifurcate to an alternative branch when they reach the somite stage. Here, dystrophin deficiency was linked to marked dysregulations of cell junction families involved in the cell state transitions characteristic of somitogenesis. Altogether, this work demonstrates that in vitro, dystrophin deficiency has early consequences during myogenic development, which should be considered in future therapeutic strategies for DMD.

Duchenne muscular dystrophy (DMD) causes severe disability of children and death of young men, with an incidence of approximately 1/5,000 male births. Symptoms appear in early childhood, with a diagnosis made around 4 years old, a time where the amount of muscle damage is already significant, preventing early therapeutic interventions that could be more efficient at halting disease progression. In the meantime, the precise moment at which disease phenotypes arise - even asymptomatically - is still unknown. Thus, there is a critical need to better define DMD onset as well as its first manifestations, which could help identify early disease biomarkers and novel therapeutic targets. In this study, we have used human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from DMD patients to model skeletal myogenesis, and compared their differentiation dynamics to healthy control cells by a comprehensive multi-omics analysis. Transcriptome and miRnome comparisons combined with protein analyses at 7 time points demonstrate that hiPSC differentiation 1) mimics described DMD phenotypes at the differentiation endpoint; and 2) homogeneously and robustly recapitulates key developmental steps - mesoderm, somite, skeletal muscle - which offers the possibility to explore dystrophin functions and find earlier disease biomarkers. Starting at the somite stage, mitochondrial gene dysregulations escalate during differentiation. We also describe fibrosis as an intrinsic feature of skeletal muscle cells that starts early during myogenesis. In sum, our data strongly argue for an early developmental manifestation of DMD whose onset is triggered before the entry into the skeletal muscle compartment, data leading to a necessary reconsideration of dystrophin functions during muscle development.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Multiple clinical trials employing recombinant adeno-associated viral (rAAV) vectors have been initiated for neuromuscular disorders, including Duchenne and limb-girdle muscular dystrophies, spinal muscular atrophy, and recently X-linked myotubular myopathy (XLMTM). Previous work from our laboratory on a canine model of XLMTM showed that a single rAAV8-cMTM1 systemic infusion corrects structural abnormalities within the muscle and restores contractile function, with affected dogs surviving more than four years post injection. This exceptional therapeutic efficacy presents a unique opportunity to identify the downstream molecular drivers of XLMTM pathology, and to what extent the whole muscle transcriptome is restored to normal after gene transfer. Herein, RNA-sequencing was used to examine the transcriptomes of the Biceps femoris and Vastus lateralis in a previously-described canine cohort showing dose-dependent clinical improvements after rAAV8-cMTM1 gene transfer. Our analysis confirmed several dysregulated genes previously observed in XLMTM mice, but also identified new transcripts linked to XLMTM pathology. We demonstrated XLMTM transcriptome remodeling and dose-dependent normalization of gene expression after gene transfer and created new metrics to pinpoint potential biomarkers of disease progression and correction.

Mutations in the

Abstract Engineered muscle tissues represent powerful tools for examining tissue level contractile properties of skeletal muscle. However, limitations in the throughput associated with standard analysis methods limit their utility for longitudinal study, high throughput drug screens, and disease modeling. Here we present a method for integrating 3D engineered skeletal muscles with a magnetic sensing system to facilitate non-invasive, longitudinal analysis of developing contraction kinetics. Using this platform, we show that engineered skeletal muscle tissues derived from both induced pluripotent stem cell and primary sources undergo improvements in contractile output over time in culture. We demonstrate how magnetic sensing of contractility can be employed for simultaneous assessment of multiple tissues subjected to different doses of known skeletal muscle inotropes as well as the stratification of healthy versus diseased functional profiles in normal and dystrophic muscle cells. Based on these data, this combined culture system and magnet-based contractility platform greatly broadens the potential for 3D engineered skeletal muscle tissues to impact the translation of novel therapies from the lab to the clinic.