1. Base-editing-mediated dissection of a γ-globin cis-regulatory element for the therapeutic reactivation of fetal hemoglobin expression
- Author
-
Panagiotis Antoniou, Giulia Hardouin, Pierre Martinucci, Giacomo Frati, Tristan Felix, Anne Chalumeau, Letizia Fontana, Jeanne Martin, Cecile Masson, Megane Brusson, Giulia Maule, Marion Rosello, Carine Giovannangeli, Vincent Abramowski, Jean-Pierre de Villartay, Jean-Paul Concordet, Filippo Del Bene, Wassim El Nemer, Mario Amendola, Marina Cavazzana, Anna Cereseto, Oriana Romano, Annarita Miccio, Demokritos University of Thrace, CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Biodiversité et Biotechnologie Fongiques (BBF), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Imagine - Institut des maladies génétiques (IHU) (Imagine - U1163), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Biologie Intégrée du Globule Rouge (BIGR (UMR_S_1134 / U1134)), Institut National de la Transfusion Sanguine [Paris] (INTS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université des Antilles (UA), Institut National de la Transfusion Sanguine [Paris] (INTS), Laboratoire d’Excellence GR-Ex, Paris, France, University of Trento [Trento], National Research Council [Italy] (CNR), Institut Curie [Paris], Institut de la Vision, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structure et Instabilité des Génomes (STRING), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Equipe labellisée Ligue contre le Cancer, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Université Paris sciences et lettres (PSL), Génétique et Biologie du Développement, Institut Curie [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Anthropologie bio-culturelle, Droit, Ethique et Santé (ADES), Aix Marseille Université (AMU)-EFS ALPES MEDITERRANEE-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Approches génétiques intégrées et nouvelles thérapies pour les maladies rares (INTEGRARE), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay-Généthon, Département de Biothérapie [CHU Necker], CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Centre d'investigation clinique Biothérapie [CHU Pitié-Salpêtrière] (CIC-BTi), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), CIC AP-HP (hegp Ex-Broussais)/inserm, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre for Integrative Biology (CIBIO), University of Trento (CIBIO), Etablissement Français du Sang Provence-Alpes Côte-d'Azur et Corse (EFS), Généthon, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia = University of Modena and Reggio Emilia (UNIMORE), Giovannangeli, Carine, Laboratoire d'Excellence : Biogenèse et pathologies du globule rouge (Labex Gr-Ex), and Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
- Subjects
Multidisciplinary ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,beta-Thalassemia ,General Physics and Astronomy ,[SDV.MHEP.HEM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Hematology ,General Chemistry ,Anemia, Sickle Cell ,[SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology ,Hematopoietic Stem Cells ,General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology ,[SDV] Life Sciences [q-bio] ,[SDV.BBM] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Humans ,gamma-Globins ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Fetal Hemoglobin ,[SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology - Abstract
Sickle cell disease and β-thalassemia affect the production of the adult β-hemoglobin chain. The clinical severity is lessened by mutations that cause fetal γ-globin expression in adult life (i.e., the hereditary persistence of fetal hemoglobin). Mutations clustering ~200 nucleotides upstream of the HBG transcriptional start sites either reduce binding of the LRF repressor or recruit the KLF1 activator. Here, we use base editing to generate a variety of mutations in the −200 region of the HBG promoters, including potent combinations of four to eight γ-globin-inducing mutations. Editing of patient hematopoietic stem/progenitor cells is safe, leads to fetal hemoglobin reactivation and rescues the pathological phenotype. Creation of a KLF1 activator binding site is the most potent strategy – even in long-term repopulating hematopoietic stem/progenitor cells. Compared with a Cas9-nuclease approach, base editing avoids the generation of insertions, deletions and large genomic rearrangements and results in higher γ-globin levels. Our results demonstrate that base editing of HBG promoters is a safe, universal strategy for treating β-hemoglobinopathies.
- Published
- 2022
- Full Text
- View/download PDF