Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) regulates serum LDL cholesterol (LDL-C) by interacting with the LDL receptor (LDLR) and is an attractive therapeutic target for LDL-C lowering. We have generated a neutralizing anti-PCSK9 antibody, mAb1, that binds to an epitope on PCSK9 adjacent to the region required for LDLR interaction. In vitro, mAb1 inhibits PCSK9 binding to the LDLR and attenuates PCSK9-mediated reduction in LDLR protein levels, thereby increasing LDL uptake. A combination of mAb1 with a statin increases LDLR levels in HepG2 cells more than either treatment alone. In wild-type mice, mAb1 increases hepatic LDLR protein levels ≈2-fold and lowers total serum cholesterol by up to 36%: this effect is not observed in LDLR −/− mice. In cynomolgus monkeys, a single injection of mAb1 reduces serum LDL-C by 80%, and a significant decrease is maintained for 10 days. We conclude that anti-PCSK9 antibodies may be effective therapeutics for treating hypercholesterolemia.

Engineering human IgG1 Fc binding to a brain endothelial cell–enriched receptor allows enhanced brain exposure of biotherapeutics in multiple species.

Abstract Delivery of biotherapeutics across the blood-brain barrier (BBB) is a challenge. Many approaches fuse biotherapeutics to platforms that bind the transferrin receptor (TfR), a brain endothelial cell target, to facilitate receptor-mediated transcytosis across the BBB. Here, we characterized the pharmacological behavior of two distinct TfR-targeted platforms fused to iduronate 2-sulfatase (IDS), a lysosomal enzyme deficient in mucopolysaccharidosis type II (MPS II), and compared the relative brain exposures and functional activities of both approaches in mouse models. IDS fused to a moderate-affinity, monovalent TfR binding enzyme transport vehicle (ETV:IDS) resulted in widespread brain exposure, internalization by parenchymal cells, and significant substrate reduction in the CNS of an MPS II mouse model. In contrast, IDS fused to a standard high-affinity bivalent antibody (IgG:IDS) resulted in lower brain uptake, limited biodistribution beyond brain endothelial cells, and reduced brain substrate reduction. These results highlight important features likely to impact the clinical development of TfR-targeting platforms in MPS II and potentially other CNS diseases. Summary Brain delivery, biodistribution and pharmacodynamics of a lysosomal enzyme fused to a moderate-affinity transferrin receptor-directed blood-brain barrier enzyme transport vehicle are superior to a traditional high-affinity anti-TfR monoclonal antibody fusion.

The integrated stress response (ISR) is a conserved pathway in eukaryotic cells that is activated in response to multiple sources of cellular stress. Although acute activation of this pathway restores cellular homeostasis, intense or prolonged ISR activation perturbs cell function and may contribute to neurodegeneration. DNL343 is an investigational CNS-penetrant small molecule ISR inhibitor designed to activate the eukaryotic initiation factor 2B (eIF2B) and suppress aberrant ISR activation. DNL343 reduced CNS ISR activity and neurodegeneration in a dose-dependent manner in two established in vivo models, the optic nerve crush injury and an eIF2B loss of function (LOF) mutant, demonstrating neuroprotection in both and preventing motor dysfunction in the LOF mutant mouse. Treatment with DNL343 at a late stage of disease in the LOF model reversed elevation in plasma biomarkers of neuroinflammation and neurodegeneration and prevented premature mortality. Several proteins and metabolites that are dysregulated in the LOF mouse brains were normalized by DNL343 treatment, and this response is detectable in human biofluids. Several of these biomarkers show differential levels in CSF and plasma from patients with vanishing white matter disease (VWMD), a neurodegenerative disease that is driven by eIF2B LOF and chronic ISR activation, supporting their potential translational relevance. This study demonstrates that DNL343 is a brain penetrant ISR inhibitor capable of attenuating neurodegeneration in mouse models and identifies several biomarker candidates that may be used to assess treatment responses in the clinic.