Évolution dirigée de virus adéno-associée (AAV) pour la thérapie génique dans l’œil

Directed evolution of adeno associated virus (AAV) for retinal gene therapy

• Auteur / Autrice : Müge Defne Tekinsoy
• Direction : Deniz Dalkara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 15/06/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la vision (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Alexis Bemelmans
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giuseppe Ronzitti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexis Bemelmans, Ivana Trapani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Injections intraoculaires

Dependovirus

Thérapie génique

Dégénérescence rétinienne

Mots clés libres

Virus adeno-associé (aav)

Thérapie génique

Évolution dirigée

Injection intravitréenne (ivt)

Séquencage à haut débit

Membrane limitante interne

Rétine humaine

Différences interespèces

Adeno-associated viral vectors (AAVs)

Gene therapy

Directed evolution

Intravitreal injections (IVT)

Human retina

Interspecies diffrences

Résumé

La thérapie génique avec comme vecteur, le virus adéno-associé (AAV), est déjà utilisée pour soigner certaines dégénérescences rétiniennes. Pour que plus de patients bénéficient de cette thérapie, des AAV ciblant plus largement la rétine et de recourir à des voies chirurgicales moins complexes comme des injections intravitréennes (IVT) sont nécessaires. Cependant, IVT requièrent un vecteur capable de traverser des barrières comme la membrane limitante interne (MLI). Mais aucun AAV franchit suffisamment ces barrières pour permettre un transfert de gènes qui inclus la région maculaire avec la MLI la plus épaisse à une dose bien tolérée. Dans cette thèse, nous avons utilisé l'évolution dirigée (ED) pour sélectionner des variants d'AAV pour leur capacité à infecter cette région maculaire spécifiquement chez l’homme. L’ED est une approche qui sélectionne rapidement des molécules optimisées pour une tâche spécifique. Nous avons également exploré le potentiel des explants rétiniens porcins pour prédire la capacité d'infection des AAV dans les explants rétiniens humains. Nos résultats soutiennent la possibilité de développer des AAVs spécifiquement adaptés à l’infection de la rétine humaine et le besoin de considérer plus de facteurs pendant ED. Dans l'ensemble, ils montrent l'importance de différents systèmes modèles pour prédire les résultats de la thérapie génique rétinienne.

Gene therapy with adeno associated viral vectors (AAV) is already used to treat some retinal degenerations. To develop gene therapies applicable to a larger number of patients, AAVs that can target the retina more broadly via surgically less complex routes such as intravitreal injections (IVT) are necessary. However, efficient gene delivery to the retina following IVT requires a vector to cross some barriers such as inner limiting membrane (ILM). Unfortunately, none of the AAVs cross these barriers sufficiently to provide gene delivery to entire retina, especially in the macular region where the ILM is the thickest with a well-tolerated dose. During this PhD, we used directed evolution (DE) to select AAV variants based on their ability to infect specifically the macular region of human retina where ILM is the thickest. DE is an approach rapidly selects optimized molecules for a specific task. We also explored the potential of porcine retinal explants to predict AAVs infection capacity in human retinal explants. Our results support the possibility to develop specifically tailored AAVs for human retinal gene delivery and the need for DE screens’ selecting AAVs considering all barriers in a given gene delivery context. Altogether, they show the utility and shortcomings of DE to design AAVs and the importance of different model systems to predict outcomes in retinal gene therapy.