Huntington's disease is a neurodegenerative disorder caused by a polyglutamine repeat in the Huntingtin gene (HTT). Although suppressing the expression of mutant HTT (mHTT) has been explored as a therapeutic strategy to treat Huntington's disease, considerable efforts have gone into developing allele-specific suppression of mHTT expression, given that loss of Htt in mice can lead to embryonic lethality. It remains unknown whether depletion of HTT in the adult brain, regardless of its allele, could be a safe therapy. Here, we report that permanent suppression of endogenous mHTT expression in the striatum of mHTT-expressing mice (HD140Q-knockin mice) using CRISPR/Cas9-mediated inactivation effectively depleted HTT aggregates and attenuated early neuropathology. The reduction of mHTT expression in striatal neuronal cells in adult HD140Q-knockin mice did not affect viability, but alleviated motor deficits. Our studies suggest that non-allele-specific CRISPR/Cas9-mediated gene editing could be used to efficiently and permanently eliminate polyglutamine expansion-mediated neuronal toxicity in the adult brain.

ABSTRACT The lack of highly tumor-specific antigens limits the development of engineered T cell therapeutics because of life-threatening “on-target/off-tumor” toxicities. Here we identify ALPPL2 as a tumor-specific antigen expressed in a spectrum of solid tumors, including mesothelioma. ALPPL2 can act as a sole target for chimeric antigen receptor (CAR) therapy or be combined with tumor-associated antigens such as MCAM or mesothelin in synthetic Notch (synNotch) CAR combinatorial antigen circuits. SynNotch CAR T cells display superior tumor control when compared to CAR T cells to the same antigens by prevention of CAR-mediated tonic signaling allowing T cells to maintain a long-lived memory and non-exhausted phenotype. Collectively, we establish ALPPL2 as a clinically viable target for multiple solid tumors and demonstrate the multi-faceted therapeutic benefits of synNotch CAR T cells. ONE SENTENCE SUMMARY SynNotch CAR circuits targeting novel solid tumor antigens enhance specificity and improve therapeutic efficacy by regulating T cell exhaustion.

Abstract Huntington's disease (HD) is caused by a CAG repeat expansion in exon1 of the HTT gene that encodes a polyglutamine tract in huntingtin protein. The formation of HTT exon1 fragments with an expanded polyglutamine repeat has been implicated as a key step in the pathogenesis of HD. It was reported that the CAG repeat length‐dependent aberrant splicing of exon1 HTT results in a short polyadenylated mRNA that is translated into an exon1 HTT protein. Under normal conditions, TDP‐43 is predominantly found in the nucleus, where it regulates gene expression. However, in various pathological conditions, TDP‐43 is mislocalized in the cytoplasm. By investigating HD knock‐in mice, we explore whether the pathogenic TDP‐43 in the cytoplasm contributes to HD pathogenesis, through expressing the cytoplasmic TDP‐43 without nuclear localization signal. We found that the cytoplasmic TDP‐43 is increased in the HD mouse brain and that its mislocalization could deteriorate the motor and gait behavior. Importantly, the cytoplasmic TDP‐43, via its binding to the intron1 sequence (GU/UG)n of the mouse Htt pre‐mRNA, promotes the transport of exon1‐intron1 Htt onto ribosome, resulting in the aberrant generation of exon1 Htt. Our findings suggest that cytoplasmic TDP‐43 contributes to HD pathogenesis via its binding to and transport of nuclear un‐spliced mRNA to the ribosome for the generation of a toxic protein product.

Abstract The Wnt signaling pathway promotes tissue regeneration and is a promising therapeutic target for treatment of osteolytic bone diseases. Here we report the discovery of a novel type of canonical Wnt agonist antibody that does not operate as a ligand surrogate. The antibody increases Wnt/β-catenin signaling with or without exogenously provided Wnt ligands. It binds to a site on the P3 domain of LRP6 that is distinct from where the Wnt3a ligand and the DKK1 antagonist bind. The agonist effect persists in the presence of DKK1 and is further amplified by R-spondin even when Wnt ligands are not provided, suggesting a potential use for this antibody in ligand-low or insufficient settings. The antibody induces osteoblastic differentiation and mineralization in vitro and restores bone loss in vivo in a myeloma-derived intrafemoral mouse model, opening a potential path for therapeutic development in osteolytic diseases caused by cancer and aging.

Abstract Radiopharmaceutical therapy is changing the standard of care in prostate cancer (PCa) and other malignancies. We previously reported high CD46 expression in PCa and developed an antibody-drug conjugate and immunoPET agent based on the YS5 antibody, which targets a tumor-selective CD46 epitope. Here, we present the preparation, preclinical efficacy, and toxicity evaluation of [ 225 Ac]DOTA-YS5, a radioimmunotherapy agent based on the YS5 antibody. Our radiolabeled antibody retains binding efficacy and shows a high tumor to background ratio in PCa xenografts. Furthermore, we show that radiolabeled antibody was able to suppress the growth of cell-derived and patient-derived xenografts, including PSMA-positive and deficient models. Nephrotoxicity, not seen at low radioactive doses, is evident at higher radioactivity dose levels, likely due to redistribution of daughter isotope 213 Bi. Overall, this preclinical study confirms that [ 225 Ac]DOTA-YS5 is a highly effective treatment and suggests feasibility for clinical translation of CD46 targeted radioligand therapy in PCa.

ABSTRACT We recently identified CD46 as a novel prostate cancer cell surface antigen that shows lineage independent expression in both adenocarcinoma and small cell neuroendocrine subtypes of metastatic castration resistant prostate cancer (mCRPC), discovered an internalizing human monoclonal antibody YS5 that binds to a tumor selective CD46 epitope, and developed a microtubule inhibitor-based antibody drug conjugate that is in a multi-center phase I trial for mCRPC ( NCT03575819 ). Here we report the development of a novel CD46-targeted alpha therapy based on YS5. We conjugated 212 Pb, an in vivo generator of alpha-emitting 212 Bi and 212 Po, to YS5 through the chelator TCMC to create the radioimmunoconjugate, 212 Pb-TCMC-YS5. We characterized 212 Pb-TCMC-YS5 in vitro and established a safe dose in vivo . We next studied therapeutic efficacy of a single dose of 212 Pb-TCMC-YS5 using three prostate cancer small animal models: a subcutaneous mCRPC cell line-derived xenograft (CDX) model (subcu-CDX), an orthotopically grafted mCRPC CDX model (ortho-CDX), and a prostate cancer patient-derived xenograft model (PDX). In all three models, a single dose of 20 μCi 212 Pb-TCMC-YS5 was well tolerated and caused potent and sustained inhibition of established tumors, with significant increases of survival in treated animals. A lower dose (10 μCi 212 Pb-TCMC-YS5) was also studied on the PDX model, which also showed a significant effect on tumor growth inhibition and prolongation of animal survival. These results demonstrate that 212 Pb-TCMC-YS5 has an excellent therapeutic window in preclinical models including PDXs, opening a direct path for clinical translation of this novel CD46-targeted alpha radioimmunotherapy for mCRPC treatment. Significance This study reports a novel CD46 targeted 212 Pb alpha particle radioimmunotherapy, 212 Pb-TCMC-YS5, that is well tolerated and shows potent anti-tumor activity (tumor growth inhibition and increase of animal survival) in vivo in three prostate cancer small animal models, i.e., a subcutaneous and an intraprostate orthotopic mCRPC cell line-derived xenograft models, and a prostate cancer patient-derived xenograft model. Given that YS5 is a clinical stage human antibody, this YS5-based 212 Pb alpha particle therapy has potential of translation to the clinic for treatment of mCRPC patients.

It has been challenging to identify tumor-specific cell surface antigens as the vast majority of tumor-associated antigens are also expressed by some normal tissues. In the course of our study on mesothelioma, we identified a highly specific tumor cell surface antigen that can be targeted for therapy development. Mesothelioma is caused by malignant transformation of the mesothelium, incurable and categorized into three histological subtypes, epithelioid, biphasic and sarcomatoid. To identity novel mesothelioma cell surface antigens with broad subtype coverage and high tissue specificity, we have previously selected phage antibody display libraries on live mesothelioma cells and tissues following counter-selection on normal cells, and identified a panel of human antibodies that bind all subtypes of mesothelioma but not normal mesothelium. One of the antibodies, M25, showed high specificity, and we hereby report the identification of the M25 antigen as ALPPL2. We performed immunohistochemistry on normal human tissues and found that ALPPL2 is expressed only on placental trophoblasts but not any other normal tissues. This exquisite tissue specificity and broad tumor type coverage suggests that ALPPL2 could be an excellent cell surface target for therapeutic development against mesothelioma. To evaluate therapeutic potential of ALPPL2 targeting, we developed an ALPPL2-targeted antibody-drug conjugate and demonstrated potent and specific tumor killing in vitro and in vivo against both epithelioid and sarcomatoid mesothelioma. Thus ALPPL2 belongs to a rare class of cell surface antigens that can be said as being truly tumor specific and is well suited for therapy development against ALPPL2 expressing tumors.

Bispecific and multi-specific antibodies are capable of recognizing multiple ligands simultaneously or synergistically, creating complex biological interactions not achievable by monoclonal antibodies, thus expanding opportunities for novel therapy development. With the large number of monoclonal antibodies either approved or under clinical development, there are numerous opportunities to combine their specificities to further improve therapeutic potential. Although simple in concept, clinical development of bi- and multi-specific antibodies face several challenges, chief of which is how to efficiently and reliably produce bispecific and multi-specific antibodies with expected specificity and desired biophysical properties. In this study, we developed a modular approach that uses temporary linkers to enforce proper chain pairing and proteases such as thrombin to remove those linkers from the final product. Combined with the 'knob-into-hole' design, we can generate IgG-like, bi- or multi-specific antibodies from any pre-existing monoclonal antibodies. The approach is highly versatile and applicable to any monoclonal antibody pair or panel, expediting evaluation and therapeutic development of bi- and multi-specific antibodies.