Thalassaemia International Day - Countdown for β-Thalassaemia Gene Therapy

Thalassaemia Day and the Importance of Thalassaemia in Cyprus
The 8th of May has been established by the World Health Organization and the Cyprus-based International Thalassemia Federation as World Thalassemia Day, which aims to raise public awareness of the disease and of the need to promote health and quality of life for thalassaemia patients.
Thalassaemia or Mediterranean anaemia is an inherited haematologic disease characterised by reduced ability of red blood cells to carry oxygen to tissues. The disease is unusually common in Cyprus, with more than 1 in 10 Cypriots being carriers of its clinically most important form, β-thalassemia, and with currently about 600 β-thalassaemia patients. For pairs of carriers each pregnancy has a 25% chance of being affected by the disease. In response, a programme of prevention, diagnosis, research and patient care services is pursued by a multidisciplinary team of experts at the four thalassemia clinics (of Larnaca, Limassol, Nicosia and Paphos), the Population Screening Laboratory at Makarios Hospital Nicosia, and the Molecular Genetics Thalassemia Department (MGTD) of the Cyprus Institute of Neurology and Genetics (CING). Collaboration with additional experts but also with the Pancyprian Thalassaemia Association is critical to providing timely prevention, correct diagnosis, high-quality medical patient care and support for affected families.
Services of the Molecular Genetics Thalassemia Department at the Cyprus Institute of Neurology and Genetics
The MGTD at the CING has been actively involved in the diagnosis of haemoglobinopathies and its research for more than 28 years. It offers specialised genetic diagnostic services for the entire spectrum of hemoglobinopathies as well as for Duchenne and Becker muscular dystrophies, annually amounting to prenatal diagnosis of thalassemia for approximately 110 pairs of carriers and to genetic analyses for α- and β-thalassemia and other hemoglobinopathies for more than 1,500 individuals. Additionally, preimplantation genetic diagnosis has been applied since 2004 in a total of 317 cases of β-haemoglobinopathies, but is also offered as a specialised service in families with other rare genetic diseases. As part of ongoing service and technology development, the MGTD has also been offering non-invasive prenatal determination of foetal sex since 2009, for pregnancies at risk of serious X-linked disorders and for the determination of foetal Rhesus factor for pregnancies at risk for haemolytic disease of the newborn.
The need for a cure
Globally, thalassaemia affects tens of thousands of patients and in its severest form and without adequate care may lead to death in early childhood. Only a fraction of patients find compatible donors for a curative stem cell transplantation, while others require lifelong management with blood transfusions and medication, at inherent risks, substantial cost and overall reduced quality of life. Therefore researchers and clinicians have for decades been working towards a universal cure for thalassaemia patients.
Conditional marketing approval by the European Medicines Agency
Friday, 29th March 2019 was a significant date for thalassaemic patients in this quest, because it saw the conditional marketing approval in Europe of the first universal cure for β-thalassaemia. Beta-thalassaemia is caused by deficient production of β-globin. The new treatment, marketed by Bluebird Bio Inc. under the name of Zynteglo, is based on the virus-based insertion of a functional β-globin gene in the patients’ own blood stem cells and may therefore provide the patient with functional β-globin for a lifetime. The treatment has proven safe and efficient in long-running clinical trials.
Universal, but not for all 
Any transfusion-dependent β-thalassemia patient over the age of 12 and without a compatible donor would be eligible for treatment pending its final approval by the European Commission later in the year. However, as with any new medical development, patients for whom alternative treatments are currently failing may eagerly welcome this new treatment option, while those with good disease management may want to wait until gene therapy for thalassaemia has become more affordable. And potentially still more efficient and safer.
It is as yet unclear if and how gene therapy treatments will be made available to patients in Cyprus. The price of one-off treatment with Zynteglo will likely be in the order of several hundred thousand Euro, based on existing pricing for conceptually similar gene therapy products for other diseases. However, because of the high lifetime cost of disease management for β-thalassaemia, some health systems may still be willing to pay for curative treatments such as Zynteglo with public money. Elsewhere, such advanced treatments will be restricted to those few patients able to afford them out of their own pockets.
Efficiency vs safety
There are alternative treatments to Zynteglo, which are still further away from assessment for approval by regulatory authorities. For instance, clinical trials in Italy for an alternative drug, GLOBE, have also shown promising results. However, from the sum of clinical trials to date it appears that for current gene therapy treatments, correction of severe forms of β-thalassemia may only be partial at low drug doses, while higher doses, which have been suggested for wider application of both Zynteglo and GLOBE, would be more efficient but would increase the risk of adverse events.
Therapy development in Cyprus
Prompted by these shortcomings, the MGTD at the CING has been working on potentially safer and more efficient alternatives for β-thalassaemia gene therapy for Cypriot patients. With focus on the common β-thalassaemia mutation that affects 76% of disease carriers in Cyprus, the MGTD has been developing two alternative, mutation-specific gene therapies. The first therapy is based on gene addition technology, similar to that of Zynteglo and GLOBE, but uses suppression of an abnormal β-globin product. This innovative approach achieved high levels of therapeutic correction in cells from Cypriot patients and proved superior in direct comparison to GLOBE, as was published last year in the scientific journal Haematologica.1 The second therapy is based on the emerging therapeutic technology of gene editing, for which the MGTD has a pioneering role in Cyprus and has developed substantial expertise.2,3 By virus-free and highly efficient modification with CRISPR/Cas and TALEN gene editing tools, the researchers corrected thalassaemia in cells from Cypriot patients, as has just been published in Haematologica.4 Both therapeutic approaches are currently being optimised and evaluated further towards potential clinical application, in part based on new funding secured from the Research Promotion Foundation of Cyprus. In their efforts, the MGTD are indebted to their patients, to clinicians of the thalassaemia clinics in Cyprus and to their international collaborators, without whom their ongoing work would not be possible.
Zynteglo will not be the final word in gene therapy for β-thalassaemia, but its development opens up a new chapter for β-thalassaemia therapies. In order to give Cypriot patients the full benefit of these newly emerging treatment options, regulatory frameworks and infrastructure for clinical application and follow-up urgently needs to be put in place. Developing treatments tailored for Cypriot patients, such as those investigated by the MGTD, will be an important part of this process. 
Article by Carsten W. Lederer (PhD), Petros Patsali (PhD), Panayiota Papasavva (MD, MSc), Thessalia Papasavva (PhD) and Marina Kleanthous (PhD, Head of the MGTD). 
  1. Patsali, P. et al. Short-hairpin RNA against aberrant HBBIVSI-110(G>A) mRNA restores β-globin levels in a novel cell model and acts as mono- and combination therapy for β-thalassemia in primary hematopoietic stem cells. Haematologica 103, e419–e423 (2018).
  2. Patsali, P., Kleanthous, M. & Lederer, C. W. Disruptive Technology: CRISPR/Cas-Based Tools and Approaches. Mol. Diagn. Ther. 23, 187–200 (2019).
  3. Papasavva, P., Kleanthous, M. & Lederer, C. W. Rare Opportunities: CRISPR/Cas-Based Therapy Development for Rare Genetic Diseases. Mol. Diagn. Ther. 23, 201–222 (2019).
  4. Patsali, P. et al. Correction of IVS I-110(G>A) β-thalassemia by CRISPR/Cas- and TALEN-mediated disruption of aberrant regulatory elements in human hematopoietic stem and progenitor cells. Haematologica (2019). doi:10.3324/haematol.2018.215178   


[Image 1] The Molecular Genetics Thalassaemia Department at the Cyprus Institute of Neurology and Genetics is one of the corner stones of the thalassaemia prevention programme in Cyprus.
[Image 2] Researchers at the Molecular Genetics Thalassaemia Department produce pioneering studies for the gene therapy of β-thalassaemia.
[Image 3] The conditional market approval of the first thalassaemia gene therapy in Europe marks a turning point and may pave the way for other advanced therapies for β-thalassaemia patients.



Παγκόσμια Ημέρα Θαλασσαιμίας

Αντίστροφη μέτρηση για γονιδιακή θεραπεία της θαλασσαιμίας
Εξειδικευμένες υπηρεσίες και στοχευμένες θεραπείες στο ΙΝΓΚ

Η 8η Μαΐου έχει καθιερωθεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας και τη Διεθνή Ομοσπονδία Θαλασσαιμίας ως Παγκόσμια Ημέρα Θαλασσαιμίας, με στόχο την κατάλληλη ενημέρωση και ευαισθητοποίηση της κοινής γνώμης και ταυτόχρονα την ώθηση των επιστημόνων για περαιτέρω βελτίωση των μεθόδων αντιμετώπισης της ασθένειας.

Η θαλασσαιμία, ή μεσογειακή αναιμία όπως είναι ευρέως γνωστή, είναι μια κληρονομική αιματολογική ασθένεια που χαρακτηρίζεται από μειωμένη ικανότητα των ερυθρών αιμοσφαιρίων του αίματος να μεταφέρουν οξυγόνο στους ιστούς, και είναι σχετικά συχνή στη χώρα μας. Περισσότεροι από ένας στους δέκα Κύπριους είναι φορείς της β-θαλασσαιμίας, ενώ υπάρχουν σήμερα περίπου 600 ασθενείς με τη νόσο. Ζευγάρια φορέων έχουν πιθανότητα 25% σε κάθε εγκυμοσύνη να αποκτήσουν παιδί με θαλασσαιμία. Υπηρεσίες πρόληψης, διάγνωσης, έρευνας και ιατρικής φροντίδας των ασθενών παρέχονται από τις Κλινικές Θαλασσαιμίας που βρίσκονται σε Λευκωσία, Λεμεσό, Λάρνακα και Πάφο, από το Εργαστήριο Πληθυσμιακού Ελέγχου που βρίσκεται στο Μακάρειο Νοσοκομείο Λευκωσίας και από το Τμήμα Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας (ΤΜΓΘ) του Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου (ΙΝΓΚ). Η διεπιστημονική αυτή ομάδα εργάζεται συντονισμένα και με άλλες ειδικότητες αλλά και με τον Παγκύπριο Αντιαναιμικό Σύνδεσμο ώστε να παρέχει έγκαιρη πρόληψη, σωστή διάγνωση, υψηλού επιπέδου ιατρική φροντίδα στους ασθενείς και υποστήριξη στις οικογένειές τους.

Υπηρεσίες του Τμήματος Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας του Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου
Το ΤΜΓΘ του ΙΝΓΚ συμμετέχει ενεργά στην έρευνα και παρέχει υπηρεσίες γενετικής διάγνωσης των αιμοσφαιρινοπαθειών για περισσότερο από 28 χρόνια. Προσφέρει εξειδικευμένες γενετικές διαγνωστικές υπηρεσίες για όλο το φάσμα των αιμοσφαιρινοπαθειών, καθώς και για Μυϊκή Δυστροφία τύπου Duchenne/Becker. Παρέχει προγεννητική διάγνωση για θαλασσαιμία σε 110 ζευγάρια φορέων κατά μέσο όρο ανά έτος, γενετική ανάλυση για α- και β-θαλασσαιμία αλλά και για άλλες αιμοσφαιρινοπάθειες σε περισσότερο από 1.500 άτομα ετησίως. Η Προεμφυτευτική Γενετική Διάγνωση έχει μέχρι στιγμής εφαρμοστεί, από το 2004, σε 317 περιστατικά για β-αιμοσφαιρινοπάθειες. Η μέθοδος αυτή προσφέρεται ως εξειδικευμένη εξέταση και για άλλες σπάνιες γενετικές ασθένειες. Προσφέρεται επίσης από το 2009, ο Μη Επεμβατικός Προγεννητικός Προσδιορισμός του εμβρυϊκού φύλου για κυήσεις που διατρέχουν κίνδυνο σοβαρών διαταραχών που συνδέονται με το χρωμόσωμα Χ, καθώς και του εμβρυϊκού παράγοντα ρέζους για κυήσεις που διατρέχουν κίνδυνο για αιμολυτική νόσο του νεογνού.

Η ανάγκη για γονιδιακή θεραπεία
Η β-θαλασσαιμία είναι μια σοβαρή χρόνια ασθένεια η οποία χωρίς έγκαιρη έναρξη υποστηρικτικής αγωγής οδηγεί στον θάνατο στην πρώτη παιδική ηλικία. Η μεταμόσχευση μυελού των οστών αποτελεί μία αποτελεσματική ριζική θεραπεία της νόσου αλλά συνοδεύεται από σοβαρές επιπλοκές και είναι διαθέσιμη μόνο για ένα μικρό ποσοστό των ασθενών που έχουν συμβατό δότη. Η πλειοψηφία των ασθενών εξαρτάται από τακτικές μεταγγίσεις αίματος και υποστηρικτική φαρμακευτική αγωγή που τα τελευταία χρόνια οδήγησε σε σημαντική αύξηση της επιβίωσης των ασθενών. Η θεραπεία όμως αυτή είναι επίπονη, έχει πολλές παρενέργειες με αποτέλεσμα τη χαμηλή ποιότητα ζωής και έχει πολύ υψηλό κόστος. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη μίας ριζικής και καθολικής θεραπείας έχει αποτελέσει αντικείμενο εντατικών ερευνητικών προσπαθειών τις τελευταίες δεκαετίες.

Το φάρμακο Ζynteglo
Η 29η Μαρτίου 2019 σηματοδοτεί την έναρξη ενός νέου κεφαλαίου για τους ασθενείς καθώς ένα καινούριο φάρμακο για καθολική και ριζική θεραπεία της β-θαλασσαιμίας με την επωνυμία Zynteglo, της εταιρείας Βluebird Bio Inc, προτάθηκε για έγκριση υπό προϋποθέσεις στην Ευρώπη. Η β-θαλασσαιμία προκαλείται από μεταλλάξεις στο γονίδιο της β-σφαιρίνης και το φάρμακο αυτό βασίζεται στη μεταφορά ενός φυσιολογικού λειτουργικού γονιδίου μέσω ιϊκών φορέων στα κύτταρα του ασθενούς. Το φάρμακο έχει δοκιμαστεί σε κλινικές δοκιμές και έχει αποδείξει τη σχετική αποτελεσματικότητα αλλά και την ασφάλειά του.

Οποιοσδήποτε ασθενής β-θαλασσαιμίας που εξαρτάται από μεταγγίσεις, είναι άνω των 12 ετών και δεν έχει συμβατό δότη στη διάθεσή του μπορεί να είναι υποψήφιος για την καινούρια θεραπεία μόλις αυτή λάβει την τελική έγκριση από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, κάτι που αναμένεται να γίνει αργότερα εντός του έτους. Όπως και με οποιαδήποτε άλλη νέα ιατρική εξέλιξη, είναι πιθανό οι ασθενείς που έχουν φτωχή ανταπόκριση στις σημερινές θεραπευτικές επιλογές να καταφύγουν σε αυτή τη νέα θεραπευτική επιλογή, ενώ οι ασθενείς με καλύτερη ανταπόκριση να είναι πιο επιφυλακτικοί και να αναμένουν έως ότου η γονιδιακή θεραπεία για τη θαλασσαιμία γίνει πιο προσιτή, ασφαλέστερη και πιο αποτελεσματική.
Δεν είναι ακόμη σαφές εάν, πώς και πότε θα είναι διαθέσιμη η γονιδιακή θεραπεία σε ασθενείς στην Κύπρο. Με βάση την υπάρχουσα τιμολόγηση για παρόμοια προϊόντα γονιδιακής θεραπείας για άλλες ασθένειες, η τιμή της εφάπαξ θεραπείας με το Zynteglo είναι πιθανόν να ανέρχεται σε εκατοντάδες χιλιάδες ευρώ. Ωστόσο, λόγω του υψηλού μακροπρόθεσμου κόστους της διαχείρισης της β-θαλασσαιμίας ως μιας χρόνιας νόσου με πολλές επιπλοκές, ορισμένα συστήματα υγείας ενδέχεται να καλύψουν το κόστος για ριζικές θεραπείες όπως το Zynteglo από τα δημόσια ταμεία. Άλλα συστήματα υγείας ίσως αφήσουν το δικαίωμα πρόσβασης σε τέτοιες προηγμένες θεραπείες σε εκείνους τους λίγους ασθενείς που θα μπορούν να πληρώσουν για τη θεραπεία με τα δικά τους χρήματα.
Υπάρχουν και άλλες παρόμοιες με το Zynteglo θεραπείες, οι οποίες βρίσκονται ακόμη πιο μακριά από την αξιολόγηση για έγκριση από τις ρυθμιστικές αρχές. Για παράδειγμα, πολύ ενθαρρυντικά είναι τα αποτελέσματα των κλινικών δοκιμών στην Ιταλία για ένα εναλλακτικό φάρμακο, το GLOBE. Ωστόσο, από το σύνολο των κλινικών δοκιμών φαίνεται ότι τα φάρμακα αυτά λόγω τεχνικών περιορισμών δεν επιτυγχάνουν πλήρη διόρθωση των βαρύτερων μορφών της β-θαλασσαιμίας σε χαμηλές δόσεις φαρμάκου, ενώ υψηλότερες δόσεις, οι οποίες έχουν προταθεί για την ευρύτερη εφαρμογή τόσο του Zynteglo όσο και του GLOBE, θα ήταν μεν αποτελεσματικότερες αλλά με αυξημένο κίνδυνο εκδήλωσης παρενεργειών.

Θεραπεία στην Κύπρο 
Λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους περιορισμούς, το ΤΜΓΘ του ΙΝΓΚ, εργάζεται για την ανάπτυξη πιο αποδοτικών και ασφαλών εναλλακτικών προσεγγίσεων γονιδιακής θεραπείας της β-θαλασσαιμίας για τους Κύπριους ασθενείς. Το ΤΜΓΘ έχει αναπτύξει δυο διαφορετικές γονιδιακές θεραπείες συγκεκριμένες για την πιο συχνή μετάλλαξη β-θαλασσαιμίας στην Κύπρο η οποία επηρεάζει μεγάλο ποσοστό των ασθενών στη χώρα μας. Η πρώτη θεραπεία βασίζεται στην τεχνολογία προσθήκης γονιδίου, παρόμοια με αυτή των Zynteglo και GLOBE, στοχεύοντας όμως στην καταστολή του μη φυσιολογικού mRNA που παράγεται στους ασθενείς με τη συγκεκριμένη μετάλλαξη. Αυτή η πρωτοποριακή προσέγγιση πέτυχε υψηλά επίπεδα θεραπευτικής διόρθωσης και αποδείχθηκε ανώτερη συγκριτικά με το GLOBE σε κύτταρα από Κύπριους ασθενείς. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης έρευνας δημοσιεύθηκαν πέρυσι στο επιστημονικό περιοδικό Haematologica. Η δεύτερη θεραπεία βασίζεται στην καινοτόμα θεραπευτική τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας, όπου το ΤΜΓΘ έχει πρωτοποριακό ρόλο στην Κύπρο με σημαντική τεχνογνωσία. Χρησιμοποιώντας εργαλεία τροποποίησης του γονιδιώματος, όπως το CRISPR/Cas και TALEN, οι ερευνητές κατάφεραν να διορθώσουν τη θαλασσαιμία στα κύτταρα Κυπρίων ασθενών με μεγάλη αποτελεσματικότητα και χωρίς τη χρήση ιϊκών φορέων. Τα αποτελέσματα και αυτής της έρευνας έχουν μόλις δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό Haematologica. Βασισμένες σε νέες χρηματοδοτήσεις που εξασφαλίστηκαν από το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας Κύπρου, αυτή τη στιγμή και οι δυο θεραπευτικές προσεγγίσεις βελτιστοποιούνται και αξιολογούνται περαιτέρω προς την ενδεχόμενη εφαρμογή τους στην κλινική. Στις προσπάθειες αυτές του τμήματος πολύτιμη είναι η συμβολή των ασθενών, των ιατρών των κλινικών θαλασσαιμίας στην Κύπρο αλλά και των διεθνών συνεργατών, χωρίς τη στήριξη των οποίων οι ερευνητικές εργασίες αυτές και η συνέχισή τους δεν θα ήταν δυνατές.

Σίγουρα το Zynteglo δε θα είναι η τελευταία λέξη στη γονιδιακή θεραπεία για τη β-θαλασσαιμία, αλλά η ανάπτυξη και εφαρμογή του φαρμάκου αυτού σηματοδοτεί την έναρξη ενός νέου κεφαλαίου στον αγώνα κατά της νόσου. Είναι λοιπόν σήμερα επιτακτική η ανάγκη να ετοιμαστεί το απαραίτητο ρυθμιστικό πλαίσιο αλλά και η κατάλληλη υποδομή και τεχνογνωσία που θα επιτρέψουν στους Κύπριους ασθενείς να ωφεληθούν από τις νέες αυτές θεραπευτικές επιλογές. Σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αυτή θα διαδραματίσει και η ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών για τους Κύπριους ασθενείς, όπως αυτές που αναπτύσσονται στο ΤΜΓΘ.

Ονόματα και ιδιότητα των συγγραφέων.

  • Μαρίνα Κλεάνθους, PhD, Διευθύντρια Τμήματος Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας
  • Carsten Werner Lederer, PhD, Μοριακός Βιολόγος, 
  • Πέτρος Πατσαλή, PhD, Μοριακός Βιολόγος, 
  • Θεσσαλία Παπασάββα, PhD, Μοριακή Βιολόγος, 
  • Παναγιώτα Παπασάββα, MD, MSc, (PhD cand), Αιματολόγος

Λευκωσία, 8 Μαΐου 2019


[Image 1] Το Τμήμα Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας του Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου αποτελεί έναν από τους βασικούς πυλώνες του προγράμματος πρόληψης της θαλασσαιμίας στην Κύπρο. 
[Image 2] Οι ερευνητές του Τμήματος Μοριακής Γενετικής Θαλασσαιμίας διεξάγουν πρωτοποριακές έρευνες για τη γονιδιακή θεραπεία της β-θαλασσαιμίας. 
[Image 3] Η έγκριση υπό προϋποθέσεις του πρώτου σκευάσματος γονιδιακής θεραπείας στην ευρωπαϊκή αγορά αποτελεί σημείο καμπής και ανοίγει τον δρόμο και για άλλες προηγμένες θεραπείες για τους ασθενείς με β-θαλασσαιμία.  


Related Articles