Identification and Characterization of STAC-BBB, an Engineered AAV Capsid That Exhibits Widespread Transduction of the Central Nervous System in Cynomolgus Macaques
Matthew Tiffany, Stephanye Frias, Lori Andrews,Ankitha Nanjaraj, Russell Darst,
Stephen Wist, Satria Sajuthi,Yuri Bendaña, Hung Tran, Sarah Mueller, Bryan
Zeitler, Amy M. Pooler, David S. Ojala
ASGCT 27th Annual Meeting - May 8, 2024
Disclosure
I am a full-time employee of Sangamo Therapeutics
2
SIFTER platform leverages cell type specific measurement of capsid-mediated transgene expression
AAV library administered
to cyno macaques
Capsids reach brain tissue
Traditional methods
stop here
Overcome biological barriers | Transduce neurons |
Neurons
Astrocytes
Pericytes
BMECs
Express transgene in neurons
Delivery goal
polyA
Thousands of UMIs per barcode
UMI
At least 4 barcodes per capsid
Barcode
Transgene
Promoter
hSyn1 p40
or
Capsid
modifications
Capsid Library A
Readouts
DNA ✓
UMI 1
…
UMI N
Barcode 1
Barcode 2
Barcode 3
Barcode 4
CMV | Capsid Library B | |||
Capsid Library C | ||||
SIFTER = Selecting In vivo For Transduction and Expression of RNA
mRNA ✓ Cell type ✓
3
Multiple library screening rounds were conducted to identify STAC-BBB
Round 1 | Round 2 | Round 3 | Individual evaluation | |||
60,000 capsids with | 1,260 capsids with at | Single best capsid | |||
least 4 unique sequence | |||||
100 million | sequence replicates. | variant (STAC-BBB) with | |||
replicates. Includes | |||||
capsids screened. | Includes controls with | reporter gene or | |||
controls with known | |||||
known performance. | therapeutically-relevant | ||||
performance. | |||||
ZF cargo. | |||||
4 |
Study design for Round 3 SIFTER library selection
Objective: Determine relative performance of 1,260 capsid variants and select lead variant for individual evaluation
Capsid | Cargo | |
Multiplexed promoters | ||
1,260 Capsid Variant Library | hSyn1 promoter | CMV promoter |
(Neurons only) | (All cells) | |
Dose & Duration | Species | ||
5E13 vg/kg | Cynomolgus | ||
Macaque | |||
N=3 animals | |||
3-week study |
5
STAC-BBB is the top performing capsid in the round 3 library for neuronal transduction
644-fold enrichment in brain
Log2 Fold Change
in Neuronal mRNA
Expression (Y-axis):
Enrichment score relative to the administered library
Larger value is better
Whole Brain
Assessment
hSyn1 neuron specific promoter
High
performing
capsids
Coefficient of Variation (X-axis):
Variation in performance across tissue
samples that were evaluated
Smaller value is better
Neuronal RNA expression (3-week study, hSyn1)
Data averaged from all three animals
STAC = Sangamo Therapeutics AAV Capsid
Unique Molecular Identifier count (Color):
Informs number of unique AAV transduction events
Darker green is better
Fraction of replicates found (Bubble size): Informs consistency of replicate recovery
Larger circle is better
6
STAC-BBB is the top performing capsid in the round 3 library for neuronal transduction
644-fold enrichment in brain
Log2 Fold Change
in Neuronal mRNA
Expression (Y-axis):
Enrichment score relative to the administered library
Larger value is better
Whole Brain
Assessment
hSyn1 neuron specific promoter
Coefficient of Variation (X-axis):
Variation in performance across tissue
samples that were evaluated
Smaller value is better
Neuronal RNA expression (3-week study, hSyn1)
Data averaged from all three animals
Unique Molecular Identifier count (Color):
Informs number of unique AAV transduction events
Darker green is better
Fraction of replicates found (Bubble size): Informs consistency of replicate recovery
Larger circle is better
7
STAC-BBB exhibits 700-fold higher neuronal mRNA expression relative to AAV9
Assessment across brain slices and animals
STAC-BBB
Published capsid
AAV9
hSyn1 neuron specific promoter
Brain Slice No. | 2 4 6 8 10 12 2 4 | 6 8 10 12 2 4 | 6 8 10 12 |
Animal 1 | Animal 2 | Animal 3 |
Neuronal RNA expression (3-week study, hSyn1)
Box represents 25th - 75th percentile of library performance. Whiskers are 1.5x the interquartile range.
8
STAC-BBB mediates higher neuronal mRNA expression in all CNS regions
Cortex | Hippocampal | Deep | Brain | Spinal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
inChangeFold | ExpressionmRNA | Region | Brain | Cerebellum Stem | Cord | DRG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Log | Neuronal | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | -2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-4 | * | * | * * * | * | * | * | * * | * | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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n | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
n | o | S S | at | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A | P | L |
- = AAV9 not found; * = STAC-BBB not found
Neuronal RNA expression (3-week study, hSyn1)
All three animals on study
150 brain punches analyzed
STAC-BBB Published capsid AAV9
hSyn1 neuron specific promoter
9
STAC-BBB mediates higher ubiquitous mRNA expression in all CNS regions and is detargeted from DRG and peripheral tissues
Hippocampal | Deep | Brain | Peripheral | |
Cortex | Region | Brain | Cerebellum Stem DRG | Tissues |
inChangeFold | ExpressionmRNA | 10 | |||||||
8 | |||||||||
6 | |||||||||
4 | |||||||||
2 | |||||||||
Log | Ubiquitous | 0 | |||||||
2 | -2 | ||||||||
-4 | |||||||||
-6 | * | * * * | * * * * * * | * | * * | * | * * |
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Q |
150 brain punches analyzed
STAC-BBB
Published capsid
AAV9
CMV ubiquitous promoter (All cells)
STAC-BBB is de-targeted | |
from DRGs and | |
* = AAV9 not found | peripheral tissues |
Ubiquitous RNA expression (3-week study, CMV) |
All three animals on study | 10 |
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Sangamo Therapeutics Inc. published this content on 08 May 2024 and is solely responsible for the information contained therein. Distributed by Public, unedited and unaltered, on 08 May 2024 22:46:06 UTC.