Methods and composition for gene editing at the transferrin locus

Gene editing toolbox

Cas-9-based proprietary tools for gene editing, better production and efficient CAR-T cells, and/or transfer of therapeutic proteins across the blood-brain barrier

 

 

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UNMET NEED

Pediatric metabolic diseases. There is currently no approved long-term therapy or cure for several diseases such as type tyrosinemia or neurological lysosomal mucopolysaccharidosis (Hurler, Hurler-Scheie, Hunter, Sly and Sanfilippo syndromes).

Lysosomal diseases generally appear in the fetus during pregnancy or in newborns and young children and the average incidence of these pathologies is estimated to 1/100 000 (~6 000 newborns per year).

The production of more efficient CAR-T cell therapies is an unmet need for several cancers, but applications for solid tumors are limited. A system for improving CAR-T cell persistence could overcome this limitation.

Shuttling therapeutic proteins across the blood-brain barrier (BBB) could become a means of correcting pediatric lysosomal diseases by exploiting the liver as a reactor to produce protein fusions and deliver them to the circulatory system where they could be delivered to the brain and correct genetic disease-induced deficits.

 

TECHNOLOGY OVERVIEW

Prof Yannick Doyon and his team at the Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval (CRCHUQ-UL) proposes three proprietary tools for gene editing and gene transfer:

Tool 1 - Engineered Streptococcus thermophilus CRISPR1-Cas9 (St1Cas9) with enhanced editing specificity. Human codon usage-optimized St1Cas9 by engineering its PAM sequence, providing highly specific gene editing compared to current systems. In mice (in vivo), this system was used to 1° inactivate the Hpd gene of Fah-/- mice, a model of type 1 tyrosinemia and alleviate the requirement for nitisinone (NTBC), and 2° integrate the human IDUA gene in the albumin locus of Idua-/- baby mice, to correct the deficit leading to type I mucopolysaccharidosis (Hurler syndrome).

Tool 2 - Modification of MTOR to improve modified (CAR-T) cell selection, enrichment, and persistence during therapy. The simultaneous introduction of mTORF2108L mutation and a CAR cassette in CD3+ T lymphocytes T enables co-selection of rapaR and CAR cassette for improving production of CAR-T cells and enhanced persistence of rapaR CAR lymphocytes during treatment in the presence of rapamycin

Tool 3 - Exploitation of transferrin fusions as a novel approach to cross the BBB. Transferrin is a protein known to be transported across the BBB. Cas9-based tools have been developed for fusing the transferrin gene to the Idua gene, integrating the cassette in the liver using AAV8 vectors, and show that Tfr-IDUA can be produced in the liver and transported/detected in the brain of Idua-/- mice (Hurler syndrome model).

 

 

COMPETITIVE ADVANTAGES

  • Proprietary Cas9-based gene editing system
  • MTOR-based system for increasing CAR-T cell persistence
  • Transferrin-based system for shuttling therapeutic proteins

 

MARKET APPLICATIONS

  • Correction of metabolic disorders with neurological complications
  • Better production of and treatment with CAR-T cells
  • Efficient therapeutic protein delivery

 

BUSINESS OPPORTUNITY

  • Technology available for in-licensing
  • Seeking for industrial partner for co-development
  • Seeking for research partnering
  • Eligibility to government financing for industry/academic maturation program

 

 

Benoit Doré

Project Director, Business

Benoit.dore@axelys.ca

 

Boîte à outils d'édition de gènes

Outils propriétaires basés sur Cas9 pour l'édition de gènes, l'amélioration de la production et de l'efficacité des cellules CAR-T, et/ou le transfert de protéines thérapeutiques à travers la barrière hémato-encéphalique.

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BESOIN NON SATISFAIT

Maladies métaboliques pédiatriques. Il n'existe actuellement aucune thérapie long terme approuvée, ni aucun traitement curatif pour plusieurs maladies telles que la tyrosinémie de type 1 ou la mucopolysaccharidose lysosomale neurologique (syndromes de Hurler, Hurler-Scheie, Hunter, Sly et Sanfilippo ).

Les maladies lysosomales apparaissent généralement chez le fœtus pendant la grossesse ou chez les nouveau-nés et les jeunes enfants et l'incidence moyenne de ces pathologies est estimée à 1/100 000 (~6 000 nouveau-nés par an).

La production de thérapies cellulaires CAR-T plus efficaces est un besoin non satisfait pour plusieurs cancers, mais les applications pour les tumeurs solides sont limitées. Un système permettant d'améliorer la persistance des cellules CAR-T pourrait surmonter cette limitation.

Le transport des protéines thérapeutiques à travers la barrière hémato-encéphalique (BHE) pourrait devenir un moyen de corriger les maladies lysosomales pédiatriques en utilisant le foie comme réacteur pour produire des protéines de fusion et les acheminer vers le système circulatoire où elles pourraient être délivrées au cerveau et corriger les déficits induits par les maladies génétiques.

 

APERÇU DE LA TECHNOLOGIE

Le professeur Yannick Doyon et son équipe du Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval (CRCHUQ-UL) proposent trois outils propriétaires pour l'édition et le transfert de gènes :

Outil 1 - Streptococcus thermophilus CRISPR1-Cas9 (St1Cas9) modifié avec une spécificité d'édition améliorée. L'utilisation du codon humain a été optimisée pour St1Cas9 par l'ingénierie de sa séquence PAM, ce qui permet une édition de gènes hautement spécifiques par rapport aux systèmes actuels. Chez la souris (in vivo), ce système a été utilisé pour 1° inactiver le gène Hpd des souris Fah-/-, un modèle de tyrosinémie de type 1, et atténuer le besoin de nitisinone (NTBC), et 2° intégrer le gène IDUA humain dans le locus de l'albumine des bébés souris Idua-/-, pour corriger le déficit conduisant à la mucopolysaccharidose de type I (syndrome de Hurler).

Outil 2 - Modification de MTOR pour améliorer la sélection, l'enrichissement et la persistance des cellules (CAR-T) modifiées pendant la thérapie. L'introduction simultanée de la mutation mTORF2108L et d'une cassette CAR dans les lymphocytes T CD3+ permet la co-sélection de rapaR et de la cassette CAR pour améliorer la production de cellules CAR-T et la persistance des lymphocytes CAR rapaR pendant le traitement en présence de rapamycine.

Outil 3 - Exploitation des fusions de transferrine comme nouvelle approche pour traverser la BHE. La transferrine est une protéine connue pour être transportée à travers la BHE. Des outils basés sur Cas9 ont été développés pour fusionner le gène de la transferrine au gène Idua, intégrer la cassette dans le foie à l'aide de vecteurs AAV8, et montrer que Tfr-IDUA peut être produit dans le foie et transporté/détecté dans le cerveau de souris Idua-/- (modèle du syndrome de Hurler).

 

AVANTAGES CONCURRENTIELS

  • Système propriétaire d'édition de gènes basé sur Cas9
  • Système basé sur MTOR pour augmenter la persistance des cellules CAR-T
  • Système basé sur la transferrine pour le transport de protéines thérapeutiques

 

MARCHÉS VISÉS

  • Correction de troubles métaboliques avec complications neurologiques
  • Amélioration de la production de et des traitements avec des cellules CAR-T
  • Livraison efficace de protéines thérapeutiques

 

OCCASION D’AFFAIRES

  • Technologie disponible pour l’octroi de licences
  • Recherche d’un partenaire industriel pour le codéveloppement
  • Recherche de partenariats de recherche
  • Admissibilité au financement gouvernemental pour le programme de maturation de l’industrie et du milieu universitaire

 

Patent Information: