We have generated Cbfa1-deficient mice. Homozygous mutants die of respiratory failure shortly after birth. Analysis of their skeletons revealed an absence of osteoblasts and bone. Heterozygous mice showed specific skeletal abnormalities that are characteristic of the human heritable skeletal disorder, cleidocranial dysplasia (CCD). These defects are also observed in a mouse Ccd mutant for this disease. The Cbfa1 gene was shown to be deleted in the Ccd mutation. Analysis of embryonic Cbfa1 expression using a lacZ reporter gene revealed strong expression at sites of bone formation prior to the earliest stages of ossification. Thus, the Cbfa1 gene is essential for osteoblast differentiation and bone formation, and the Cbfa1 heterozygous mouse is a paradigm for a human skeletal disorder.

X-linked SCID (SCID-X1) is amenable to correction by gene therapy using conventional gammaretroviral vectors. Here, we describe the occurrence of clonal T cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) promoted by insertional mutagenesis in a completed gene therapy trial of 10 SCID-X1 patients. Integration of the vector in an antisense orientation 35 kb upstream of the protooncogene LIM domain only 2 (LMO2) caused overexpression of LMO2 in the leukemic clone. However, leukemogenesis was likely precipitated by the acquisition of other genetic abnormalities unrelated to vector insertion, including a gain-of-function mutation in NOTCH1, deletion of the tumor suppressor gene locus cyclin-dependent kinase 2A (CDKN2A), and translocation of the TCR-β region to the STIL-TAL1 locus. These findings highlight a general toxicity of endogenous gammaretroviral enhancer elements and also identify a combinatorial process during leukemic evolution that will be important for risk stratification and for future protocol design.

A 15-year-old patient with cystic fibrosis with a disseminated Mycobacterium abscessus infection was treated with a three-phage cocktail following bilateral lung transplantation. Effective lytic phage derivatives that efficiently kill the infectious M. abscessus strain were developed by genome engineering and forward genetics. Intravenous phage treatment was well tolerated and associated with objective clinical improvement, including sternal wound closure, improved liver function, and substantial resolution of infected skin nodules.

Universal gene-edited CAR19 T cells eliminate infant leukemia.

Background X-linked severe combined immunodeficiency (SCID-X1) is caused by mutations in the common cytokine-receptor γchain(γc), resulting in disruption of development of T lymphocytes and natural-killer cells. B-lymphocyte function is also intrinsically compromised. Allogeneic bone-marrow transplantation is successful if HLA-matched family donors are available, but HLA-mismatched procedures are associated with substantial morbidity and mortality. We investigated the application of somatic gene therapy by use of a gibbon-ape-leukaemia-virus pseudotyped gammaretroviral vector. Methods Four children with SCID-X1 were enrolled. Autologous CD34-positive haemopoietic bone-marrow stem cells were transduced ex vivo and returned to the patients without preceding cytoreductive chemotherapy. The patients were monitored for integration and expression of the γc vector and for functional immunological recovery. Findings All patients have shown substantial improvements in clinical and immunological features, and prophylactic medication could be withdrawn in two. No serious adverse events have been recorded. T cells responded normally to mitogenic and antigenic stimuli, and the T-cell-receptor (TCR) repertoire was highly diverse. Where assessable, humoral immunity, in terms of antibody production, was also restored and associated with increasing rates of somatic mutation in immunoglobulin genes. Interpretation Gene therapy for SCID-X1 is a highly effective strategy for restoration of functional cellular and humoral immunity.

Chimeric antigen receptor (CAR)-modified T cells targeting CD19 demonstrate unparalleled responses in relapsed/refractory acute lymphoblastic leukemia (ALL)1-5, but toxicity, including cytokine-release syndrome (CRS) and neurotoxicity, limits broader application. Moreover, 40-60% of patients relapse owing to poor CAR T cell persistence or emergence of CD19- clones. Some factors, including the choice of single-chain spacer6 and extracellular7 and costimulatory domains8, have a profound effect on CAR T cell function and persistence. However, little is known about the impact of CAR binding affinity. There is evidence of a ceiling above which increased immunoreceptor affinity may adversely affect T cell responses9-11. We generated a novel CD19 CAR (CAT) with a lower affinity than FMC63, the high-affinity binder used in many clinical studies1-4. CAT CAR T cells showed increased proliferation and cytotoxicity in vitro and had enhanced proliferative and in vivo antitumor activity compared with FMC63 CAR T cells. In a clinical study (CARPALL, NCT02443831 ), 12/14 patients with relapsed/refractory pediatric B cell acute lymphoblastic leukemia treated with CAT CAR T cells achieved molecular remission. Persistence was demonstrated in 11 of 14 patients at last follow-up, with enhanced CAR T cell expansion compared with published data. Toxicity was low, with no severe CRS. One-year overall and event-free survival were 63% and 46%, respectively.

Importance

 Wiskott-Aldrich syndrome is a rare primary immunodeficiency associated with severe microthrombocytopenia. Partially HLA antigen–matched allogeneic hematopoietic stem cell (HSC) transplantation is often curative but is associated with significant comorbidity. 

Objective

 To assess the outcomes and safety of autologous HSC gene therapy in Wiskott-Aldrich syndrome. 

Design, Setting, and Participants

 Gene-corrected autologous HSCs were infused in 7 consecutive patients with severe Wiskott-Aldrich syndrome lacking HLA antigen–matched related or unrelated HSC donors (age range, 0.8-15.5 years; mean, 7 years) following myeloablative conditioning. Patients were enrolled in France and England and treated between December 2010 and January 2014. Follow-up of patients in this intermediate analysis ranged from 9 to 42 months. 

Intervention

 A single infusion of gene-modified CD34⁺cells with an advanced lentiviral vector. 

Main Outcomes and Measures

 Primary outcomes were improvement at 24 months in eczema, frequency and severity of infections, bleeding tendency, and autoimmunity and reduction in disease-related days of hospitalization. Secondary outcomes were improvement in immunological and hematological characteristics and evidence of safety through vector integration analysis. 

Results

 Six of the 7 patients were alive at the time of last follow-up (mean and median follow-up, 28 months and 27 months, respectively) and showed sustained clinical benefit. One patient died 7 months after treatment of preexisting drug-resistant herpes virus infection. Eczema and susceptibility to infections resolved in all 6 patients. Autoimmunity improved in 5 of 5 patients. No severe bleeding episodes were recorded after treatment, and at last follow-up, all 6 surviving patients were free of blood product support and thrombopoietic agonists. Hospitalization days were reduced from a median of 25 days during the 2 years before treatment to a median of 0 days during the 2 years after treatment. All 6 surviving patients exhibited high-level, stable engraftment of functionally corrected lymphoid cells. The degree of myeloid cell engraftment and of platelet reconstitution correlated with the dose of gene-corrected cells administered. No evidence of vector-related toxicity was observed clinically or by molecular analysis. 

Conclusions and Relevance

 This study demonstrated the feasibility of the use of gene therapy in patients with Wiskott-Aldrich syndrome. Controlled trials with larger numbers of patients are necessary to assess long-term outcomes and safety.

Abstract X-linked lymphoproliferative disease (XLP1) is a rare immunodeficiency characterized by severe immune dysregulation and caused by mutations in the SH2D1A/SAP gene. Clinical manifestations are varied and include hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH), lymphoma and dysgammaglobulinemia, often triggered by Epstein-Barr virus infection. Historical data published before improved treatment regimens shows very poor outcome. We describe a large cohort of 91 genetically defined XLP1 patients collected from centers worldwide and report characteristics and outcome data for 43 patients receiving hematopoietic stem cell transplant (HSCT) and 48 untransplanted patients. The advent of better treatment strategies for HLH and malignancy has greatly reduced mortality for these patients, but HLH still remains the most severe feature of XLP1. Survival after allogeneic HSCT is 81.4% with good immune reconstitution in the large majority of patients and little evidence of posttransplant lymphoproliferative disease. However, survival falls to 50% in patients with HLH as a feature of disease. Untransplanted patients have an overall survival of 62.5% with the majority on immunoglobulin replacement therapy, but the outcome for those untransplanted after HLH is extremely poor (18.8%). HSCT should be undertaken in all patients with HLH, because outcome without transplant is extremely poor. The outcome of HSCT for other manifestations of XLP1 is very good, and if HSCT is not undertaken immediately, patients must be monitored closely for evidence of disease progression.

Familial hemophagocytic lymphohistiocytosis (FHL) is a life-threatening disorder of immune regulation caused by defects in lymphocyte cytotoxicity. Rapid differentiation of primary, genetic forms from secondary forms of hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH) is crucial for treatment decisions. We prospectively evaluated the performance of degranulation assays based on surface up-regulation of CD107a on natural killer (NK) cells and cytotoxic T lymphocytes in a cohort of 494 patients referred for evaluation for suspected HLH. Seventy-five of 77 patients (97%) with FHL3-5 and 11 of 13 patients (85%) with Griscelli syndrome type 2 or Chediak-Higashi syndrome had abnormal resting NK-cell degranulation. In contrast, NK-cell degranulation was normal in 14 of 16 patients (88%) with X-linked lymphoproliferative disease and in 8 of 14 patients (57%) with FHL2, who were identified by diminished intracellular SLAM-associated protein (SAP), X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP), and perforin expression, respectively. Among 66 patients with a clinical diagnosis of secondary HLH, 13 of 59 (22%) had abnormal resting NK-cell degranulation, whereas 0 of 43 had abnormal degranulation using IL-2-activated NK cells. Active disease or immunosuppressive therapy did not impair the assay performance. Overall, resting NK-cell degranulation below 5% provided a 96% sensitivity for a genetic degranulation disorder and a specificity of 88%. Therefore, degranulation assays allow a rapid and reliable classification of patients, benefiting treatment decisions.

Gene therapy can restore immune and metabolic function in patients with adenosine deaminase immunodeficiency.