The Translational Mixer

Episode 3: Kiran Musunuru, gene and base editors hit the clinic and a Bloody Mary mix

Andy Marshall Season 1 Episode 3

Send us a text

UPenn's  Kiran Musunuru, a human geneticist and practicing cardiologist who has pioneered the translation of gene- and base-editing approaches, talks to JC and Andy about the latest clinical results and modalities discussed at the 2024 Keystone symposium on Precision Genome Engineering.   

4:07 Impacting patients
6:44 In vivo editing in different liver diseases
11:37 The FDA stance on programmable therapy
19:41 Base-editors march into the clinic
25:54 Multiplexing with base editors
28:57 Reaching broader patient populations
33:32 Investigator-initiated trials
39:27 Prime and epigenetic editing
44:34 Excitement around Bridge RNAs 

47:15 Kiran’s mocktail

Bloody Mary 3 Ways
4oz (120 ml) tomato juice
1/2oz (15 ml) fresh lemon juice
1/4oz (7 ml) Worcestershire sauce
1/2 barspoon (3 ml) prepared horseradish, or to taste
2 dashes Tabasco, or to taste
Celery stick, for garnish
Salt and freshly ground pepper
Your choice of pickled vegetables, skewered on a cocktail pick, for garnish

DIRECTIONS: Add the tomato juice, lemon juice, Worcestershire, horseradish, and Tabasco to a shaker tin with ice and gently shake for 5 seconds.  Strain into a chilled double rocks glass over a large ice cube. Garnish with the celery stick, salt, pepper, and pickled vegetables and serve.

For alcoholophiles, add 2oz (60 ml) vodka to the tomato juice, lemon, Worcestershire, horseradish and Tabasco. Enjoy!

Refs:
Gilmore et al. CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis. N Engl J Med 385, 493-502 (2021) DOI: 10.1056/NEJMoa2107454

Chiesa et al . Base-edited CAR7 T cells for relapsed T-cell acute lymphoblastic leukemia.  N Engl J Med 389, 899-910 (2023) DOI: 10.1056/NEJMoa2300709

Longhurst et al. CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing of KLKB1 for Hereditary Angioedema N Engl J Med 390, 432-441 (2024) DOI: 10.1056/NEJMoa2309149

Durrant et al. Bridge RNAs direct modular and programmable recombination of target and donor DNA.  https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.24.577089v1

Keystone Meeting on Precision Genome Engineering

Somatic Cell Genome Editing Consortium


The Mixer music “Pour Me Another” courtesy of Smooth Moves!

Andy Marshall: Hello everybody, welcome to The Mixer. I'm your host Andy Marshall, here again with my buddy Juan Carlos Lopez. 

Juan Carlos Lopez: Hello Andy, good to be here. 

Andy: So JC, who's our guest today?

JC: Andy, today we have a very exciting episode of The Mixer. We have Kiran Musunuru, who is a professor of medicine at the Perlman School of Medicine at the University of Pennsylvania. As you know, Kiran has been a pioneer in the study of genome editing, and he has been instrumental in bringing base editing towards clinical application. He recently co -organized a Keystone meeting on precision genome engineering, and he's going to share with us some of the insights that transpired at the meeting. 

Andy: That sounds great. We should probably also mention he's a scientific co -founder and advisor to Verve Therapeutics which is a biotech that's pioneering some of these base editing therapies. So let's get going. 

JC: Let's go... (music)  —

Andy: Welcome,  Kiran.  It's  great  to  have  you  here  on  The  Mixer.  So  we  wanted  to  talk  to  you  because  you  recently  co-organized  a  keystone,  which  was  called  Precision  Genome  Engineering. So it would  be  interesting  for  our  audience  to  hear  a  little  bit  about  the  meeting  itself,  like  what  was  its  genesis,  whether  it's  part  of  a  series,  and  some  of  the  aims  of  you  and  the  other  co-organizers  had  for  the  meeting,  and  then  some  of  the  key  themes  perhaps  that  emerged.  

Kiran Musunsuru: Absolutely.  Well,  first  let  me  thank  you,  Andy  and  Juan  Carlos  for  inviting  me  to  be  on  The  Mixer  and  let  me  get  started. 

So  the  Keystone  Symposium  on  Precision  Genome  Engineering,  it's  one  of  a  series  as  you  suggested.  It's  been  going  on  for  quite  a  few  years  now,  so  it's  an  annual  event.  Not  all  Keystone  Symposia  are  annual,  but  this  is  one  of  the  more  popular  ones,  one  of  the  very  well -attended  ones,  and  it  has  become  an  annual  fixture.  And  the  other  distinctive  feature  of  this  particular  one  is  that  often  Keystone  Meetings  are  paired  up  with  other  keystone  meetings,  joint  sessions.  The  idea  being  to,  if  there  are  overlap  or  some  commonality  between  two  themes,  have  them  occur  the  same  place,  same  time,  and  then  you  can  have  some  joint  keynote  sessions,  but  you'll  also  have  the  separate  sessions.  And  so  it  does  foster  some  intermixing  of  the  communities.  And  so  this  year,  it  was  actually  paired  with  basically  mRNA  delivery,  or  RNA  delivery,  or  I  should  say  nucleic  acid  delivery,  so  more  broad  than  just  RNA,  mRNA.  And  that  actually,  if  anything  ended  up  being  a  little  too  close  in  the  sense  that  I  found  myself  really  wishing,  wow,  I'm  really  enjoying  what  I'm  seeing  here  in  the  precision  genome  engineering  room.  But,  at  the  same  time  in  the  other  room,  just  right  next  door,  these  really  cool  talks  on  delivery  that  I  really  like  to  see  just  because  genome  editing  and  delivery  are  really  so  intertwined.

So  I  felt  like,  wow,  it's  kind  of  too  bad  that  these  two  meetings  were  together  in  the  sense  that,  you  know,  in  a  way,  I  would  have  loved  to  have  gone  to  either  conference  at  different  times  and  to  have  it  all  in  one  place.  For  me,  at  least  being  the  organizer  of  one,  I  was  basically  stuck  with  one.  And  so  missed  out  on  a  lot  of  what  I'm  sure  were  very  interesting  talks.  I  know  they  were  interesting  because  other  people  who  were  not  so,  didn't  have  the  fidelity  I  had  to  have  to  genome  engineering,  you  know,  got  to  go  back  and  forth  between  the  rooms.  And  so  I  got  to  hear,  you  know,  sort  of  second  hand  what  was  going  on  in  the  other  rooms.  Like,  wow,  I  wish  I  could  have  been  in  there,  but  sadly  I  could  not.  

4:07 Impacting patients

So  to  answer  your  question,  you  know,  like  some  of  the  some  of  the  exciting  stuff  that  one,  at  least  on  my  side  of  the  resort,  so  to  speak,  and  precision  genome  engineering.  What  I  think  this  meeting  emphasized  in  a  very  powerful  way  is  just  how  much  progress  is  happening  on  all  fronts.  So  I  can't  say  there  is  one  single  astonishing  new  discovery  that  just  kind  of  blew  everything  up,  right?  That  just  upended  the  field.  That  was  not  this  kind  of  meeting.  There  wasn't  like  an  announcement.  in  the  sense  that,  wow,  we  have  like  a  whole  new  editing  modality  along  the  lines  of  say  a  base  editing  or  prime  editing.

What  we  saw  was  a  lot  of  elaboration  and  a  lot  of  progress  and  the  editing  modalities  that  already  exist,  both  on  the  technological  side,  but  perhaps  more  importantly  on  the  clinical  side, clinical  translation,  actually  starting  to  see  some  of  these  technologies  actually  make  it  to  the  clinic,  actually  have  an  impact  on  the  patients  who  have  been  enrolled  in  the  clinical  trials.  And  of  course,  we're  all  aware  of  exa-cel (Vertex’s exagamglogene autotemcel; Casgevy),  the  sickle  cell  and  beta  thalassemia  treatment,  getting  approval  from  the  FDA  not  that  long  ago.  

And  then  even  for  those  technologies  that  are  even  newer  and  haven't  even  had  the  chance  because  they  haven't  been  around  that  long  to  make  it  all  the  way  down  the  clinical  development  path,  you  can  see  they're  going  to  get  there.  You  can  see  that  progress  is  being  made  in  pre -clinical  models  and  mouse  models  and  non -human -human  primate  models.  And  then  it's,  you  know,  it's  only  a  matter  of  time  before  they  get  into  the  clinic  and  human  patients  start  to  receive  doses  of  these,  you  know,  various  types  of  gene -editing  technologies.  And  it's  going  to  greatly  open  up  the  horizon  in  terms  of  diseases  that  can  be  treated  with  editing.  

Andy: Maybe we  could  take  one  step  at  a  time  If  we're  thinking  about  therapeutic  modalities  in  terms  of  gene  editing  here.  And  so  obviously,  you  know,  there's,  there's  CRISPR  classic;  Cas9. And  then  since  2016,  we've  had  base-editing  technologies  that have come  online  and  we're  going  to  get  into  that,  I  think  a  little  more  in  terms  of  some  of  those  are  now  already  moving  into  the  clinic.  And  we  have  prime  editing,  which  has  a  lot  of  flexibility  in  terms  of  the  types  of  changes  that  you  can  introduce,  opening  up  this  opportunity  to  actually  do  knock-ins  in  a  manner  that's  perhaps  less  chaotic  than  Cas9.  It's really  powerful  technology…but  we've  also  started  hearing  about  serine  integrases,  people  are  talking  about  transposases,  even  people  have  been  talking  about  gene  writing  and  retrotransposons. So  could  you  fill  us  in  a  little  bit  about  what  you've  seen  there  and  what  you  think  is  exciting?

6:44 In vivo editing in different liver diseases

Kiran: Absolutely.  I  can  go  through  those  one  by  one  if  that  works  for  you.  There's  a  lot  to  say  on  each  of  those  ones  that  you  mentioned. So  let's  start  with  CRISPR  1 .0  as  a  lot  of  people  think  of  it,  standard  nuclease  editing.  I  think  what  was  really  exciting  to  see  on  the  clinical  side.  there  was  a  nice  presentation  by  Intellia Therapeutics  showing  two  different  drug  products. One  intended  for  a  transthyretin (TTR) amyloidosis,  the  second  intended  for  an  entirely  different  disease,  hereditary  angioedema.  So  two  very  different  diseases,  their  clinical  presentations, their  pathophysiology,  everything  about  them  is  different.  They  have  nothing  to  do  with  each  other,  except  for  the  fact  that  in  each  case,  if  you  inactivate  a  gene  in  the  liver,  you  could  have  a  therapeutic  benefit.

And  so  what  they  showed  very  powerfully,  and  we  already  knew  about  transthyretin amyloidosis,  the  original  paper  came  out  in  the  summer  of  2021.  So  you  know  you're  already  talking,  you  know,  two  and  a  half  years  ago,  showed  great  impact  in  terms  of  reducing  transthyretin,  the  toxic  protein  levels  in  the  blood  and  the  first  patients  who  were  dosed.  And  they're,  you  know,  all  the  way  into  phase  2  at  this  point;  they did  dozens  and  dozens,  maybe,  you  know,  at  least   70,  maybe  even  up  to  100,  patients  by  this  point.  So  that's  been  going  well.  So  that's  not  news  in  and  of  itself.  What's  newer  is  the  fact  that  they're  now  starting  to  discuss  data  from  the  second  indication  from  hereditary  angioedema.

And  so  what  was  nice  to  see  in  the  talk  was  the  juxtaposition  of  the  two.  And  that's  very  powerful  because  what  it  really  emphasizes  is  the  programmability  of  the  technology,  what  they  were  able  to  do is  take  their  one  drug  for  transthyretin amyloidosis  and  take  that  essentially  the  same  exact  drug  and  change  just  the  guide  RNA.  Everything  else  is  the  same. The  Cas9  nuclease is  the  same.  The  lipid  excipients  of  the  lipid  nanoparticles  are the  same.  Everything  is  the  same, except  that  guide  RNA.  And  now  all  of  a  sudden  you  have  a  different  drug  product  that  works  for  hereditary  angioedema.

And  so  you  have  a  series  of  patients  who  are  treated with  this  second  drug,  patients  with  hereditary  angioedema,  and  what  was  really  exciting  to  see,  and  it's  not  absolute  new  data  that  was  unveiled  at  Keystone,  it's  been  out  for  a  few  months,  and  the  New  England  Journal  of  Medicine  paper  came  out  actually  right  after  the  Keystone  meeting,  but  showing  the  cohort  of  patients,  the  first  cohort  of  patients  who  got  this  drug,  had  an  amazing  clinical  response.

Before  that  they  were  having  pretty  frequent  angioedema  attacks,  which  it's  not  necessarily  fatal,  or  you  can  along  those  lines,  but  it  is  very  detrimental  to  quality  of  life.  And  in  almost  all  the  patients, no  more  attacks  in  the  few  months  after  they  had  gotten  treated.  And  so  I  would  say  this  is  actually  the  first  demonstration  of  an  in  vivo  gene  editing  therapy actually  demonstrably  improving  the  quality  of  life  of  patients.  Transthyretin amyloidosis,  that  was  a  great  success,  but  that  was  all  based  on  the  biomarker,  seeing  toxic  protein  levels  in  the  blood  go  down. But  it's  harder  to  measure  clinical  outcomes.  That  takes  a  lot  longer,  that  takes  years.  You  have  to  do  randomized  controlled  trials  to  really  be  sure  what's  going  on.  Whereas  with  hereditary  angioedema,  you  really  could  see  the  impact  in  the  sense  that  these  patients  are  just  having  much  better  lives.

 And  this  sort  of  parallels  what  we  saw  on  the  ex -vivo  side  with  ex-acel,  with  the  sickle  cell / beta  thalassemia  drug,  where  those  patients  were  having  sickle-cell  crises,  they  were  having,  you  know,  needing  transfusions,  having a  lot  of  pain  episodes  that  required  treatment  hospitalizations  and  so  forth.  And  most  of  those  patients  have  not  had  any  such  events  since  they  got  treated.  So  now  you  have  what  is  clearly  an  in  vivo  success, really  improving  patients’  lives  to  go  along  with  the  ex  vivo success.  And  to  me,  that's  awesome,  right?  You  know,  like,  we're  now  really  ripping  and  roaring,  right?  Out  of  the  gates  because,  you  know,  it's  ex  vivo and in  vivo.  It's  like,  now  you  have  the  full  spectrum  of  disease.  

Andy: That's  a  really  key  advance,  yeah?  To  show  clinical  outcomes  with  an  in  vivo  editing  therapy.

Kiran: Absolutely,  absolutely.  That's  a  real  advance  to  show  that  they're  in  vivo.  clinical  improvements.  Like  this  is  not  just  a  drug  that's  changing  a  biomarker  or  this  or  that.  It  is  actually  impacting  patients'  lives.  Like  there's  no  ambiguity  about  it.

But  then  the  other  message  that  I  think  in  a  way  is,  to  me  at  least,  more  exciting  and  has  broader  implications,  as  I  said,  is  the  programmability.  Because  now  you've  done  it  for  disease  one.  It  seems  to  be  working.

You've  done  it  for  disease  two.  It's  definitely  working.  And  you  know,  it  doesn't  take  much  imagination  to  say,  Hey,  let's  just  tweak  that  guide  RNA  and  target  a  third  gene  and  activated  gene  and  then  you  can  treat  some  other  disease.  And  so  we'll  see  that  happening.

We'll  see  that  happening  with  Intellia.  I'm  sure  we'll  see  with  other  companies  that  are  largely  focused  on  nucleases. You  know,  CRISPR  Therapeutics,  Editas,  Metagenomi,  which  just  went public,  they're  all  sort of in  this  nuclease  category.  Now,  the  limitation  there  is  that  there  are  only  so  many  genes  to  inactivate,  particularly  in  an  organ  like  the  liver.  There  are  only  a  handful  of  diseases,  right?  The  vast  majority  of  genetic  diseases  are  even  acquired  diseases, so that  strategy  is  not  going  to  work.  And  so  then  you  have  to  go  to  the  next -generation  CRISPR  technologies,  right?  

11:37 The FDA stance on programmable therapy

JC:  This  issue  of  programmability,  you  alluded  to.  I agree  with  you  that  it's  super  interesting  and  a  real  advance.  Now,  the  question  is,  from  the  point  of  view  of  clinical  development,  has  regulatory  science  caught  up  with  this  programmability?  Because  you  could  say  the  way, the  way  it  sounds  is  that  you  could  essentially  swap  the  guide  RNA  and  have  a  new  drug, but  the  regulatory  science  will  still  require  you  to  do  all  the  safety  and  toxicity studies,  everything  that  you  need  to  do  before  you  can  go  into  the  clinic,  right?  And in the gene-therapy field,  as  you  know,  the  NIH  has  this  initiative  called  PAVE in  which  they  are  trying  to  precisely  avoid  this.  Let's  keep  everything  the  same  and  let's  just  put  a  different  payload  in  the  virus.  And  that  way  we  can  save  ourselves  a  lot  of  preclinical  development  when  projects  get  to  the  clinic. So  are  the  regulatory  agencies  thinking  about  it  in  the  same  way?

Kiran: Yeah,  you  hit  the  nail  right  on  the  head,  with with  that  question.  It's  very  much  on  my  mind.  So  by  way  of  disclosure,  as  an  academic  investigator  at  the  University  of  Pennsylvania,  I'm  the  recipient  of  funding  from  the  NIH  from  their  Sematic  Cell  Genome  Editing  Consortium, which  is  intended  to  fund  investigators  like  myself,  largely  on  the  academic  side,  to  take  in  vivo  genome  editing  therapies—this  is  restricted  to  in  vivo— to  the  clinic,  through  IND  enabling  studies  to  the  clinic.  And  so  one  of  the  programs  on  which  I'm  working,  and  it  does  tie  to  the  key...  Keystone  because  a  couple  of  my  students  presented  on  this  work.  So  it's  technically,  you  know,  included  in  the  Keystone  update,  if  you  will.  But  something  we've  been  working  on  is  the  disease  (PKU)  phenylketonuria,  a very  well  known  genetic  disease,  patients  who  manifest  disease.  It's  picked  up  on  newborn  screening.  It's  actually  the  reason  newborn  screening  was  instituted  in  the  1960s.  It  was  for  this  disease  and  the  recognition  that  you  start  to  incur  neurological  damage  from  day  one  if  you  don't  actually  try  to  manage  the  disease.  The  disease  is  caused  by  very  high  phenylalanine  levels  in  the  blood  because  the  enzyme  that  breaks  it  down  is  defective  and  if  it  builds  up  high  enough  it's  neurotoxic.

 And  you  can  somewhat  control  it,  not  totally  control,  but  somewhat  control  if  you  have  a  strict  low  protein  diet.  There  are  a  few  medications  they  don't  necessarily  work  that  well  or  they're  challenging  to  take  or  they're  expensive  like  daily  enzyme or co-factor injections.  So  there's  still  a  great  amount  of  unmet  need  in  this  disease.  And  so  something  we've  been  working  on  is  developing  base -editing  therapies  to  directly  correct  disease -causing  mutations. Now  the  challenge  with  a  disease  like  PKU  and  most  genetic  disorders  is  that  there  are  a  lot  of  different  mutations  are  more  properly  speaking  a  lot  of  different  variants  genetic  variants  in  the  responsible  gene  That  can  cause  a  disease,  right?  It's  not  one  size  fits  all  in  contrast  to  sickle  cell,  where  there's  one  variant  that's  responsible  for  all  cases  of  disease.  So  you  can  have  one  size  fits  all  solution  there.  And  so  what  we've  been  doing  is  asking  the  question,  okay,  we  can  make  different  therapies  for  different  variants.  They  have  similarities.  And  this  gets  to  your  question,  Juan  Carlos.  In  some  cases,  you're  using  the  same  exact  editor,  whether  it's  a  base  editor  as  we're  doing,  or  whether  it's  a  prime  editor  or  a  nuclease editor  or  XYZ, and  you're  only  changing  the  guide  RNA  and  so  you  have  these  two  drugs  say  for  two  different  variants  and  two  different  parts  of  the  gene  but  it's  the  same  disease  and  the  editing  works  in  the  same  way  it's  just  the  guide  RNA  is  different  the  variant  that's  being  fixed  is  different  but  the  fundamental  mechanism  and  all  the  characteristics  of  the  drug  are  otherwise  the  same. And  so  one  advantage  of  my  being  on  the  academic  side  is  I  don't  have  to  have  the  same  sensitivities  about  my  interactions  with  the  FDA  that  companies  do,  right?  For  a  company,  it's  proprietary,  it's  a  trade  secret,  like  you'll  never  get  them  to  fess  up  to  exactly  what  went  on  in  a  discussion  with  the  FDA.  As  an  academic,  I  couldn't  care  less  about  that.  I'm  actually  happy  to  share  with  the  world  exactly  what  I  learned  from  the  FDA.

 And  so  I  actually  had  a  discussion  meeting  with  the  FDA  a  couple  of  weeks  ago,  not  that  long  ago.  And  one  of  the  questions  I  posed  was  exactly  this  question.  We  have  these  two  drugs  for  PKU  that  are  very  similar.  Essentially,  you  know,  like  just  changing  the  guide  RNA,  changing,  tweaking  the  messenger  RNA  a  little  bit,  because  it's  not  exactly  the  same  base  editor,  it's  a  little  bit  different,  but  it's  largely  the  same,  you  know,  at  the  mRNA  level  99 .5%  identical. And  we  asked  the  FDA  this  question.  Can  we  streamline  the  regular  process?  Can  we  include  these  two  drugs  in  the  same  IND  application  to  allow  us  to  start  clinical  trial? Or  are  these  going  to  be  treated  like  two  different  drugs  and  we  have  to  do  the  full  suite  of  IND -enabling  studies  and  whether  mouse  studies  and  monkey  studies  and  so  forth  for  these  two  drugs.  And  we  could  tell  that  the  FDA  is  still  very  much  thinking  about  this,  right?  They  don't  have  definitive  answers  for  any  of  this.  And  we're  probably  one  of  the  first  probably  not  the  first,  but  probably  one  of  the  first , to  approach  them  with  this  kind  of  question,  even  though  it's  kind  of  in  the  air.  And  the  response  they  gave  back  to  us  was  that  if  the  editor  is  not  the  same,  so  even  if  it's  slightly  different,  that  it's  going  to  be  treated  as  two  different  drugs,  they  cannot  be  part  of  the  same  IND.  However,  there  may  be  situations  where  if  it's  only  the  guide  RNA  that's  different,  it  can  be  included  in  the  same  IND.  

Now,  that's  very  high  level  blanket  advice,  you  know,  the  devil's  in  the  details,  and  it's  hard  to  know,  like,  you  know,  what  are  the  circumstances  where  it  would  be  allowable?  What  are  the  exceptions?  I  think  we're  going  to  have  to  figure  that  out.  And  the  FDA  is  going  to  have  to  figure  that  out  as  we  go  forward.  But  there  is  some  openness  to  the  concept  of  programmability.  It's  just  not  totally  clear  what  shape  that's  going  to  take,  what  sort  of  evidence  the  FDA  is  going  to  need  from  us, as  the  investigators,  and,  you  know,  from  companies  as  well.  to  convince  them  that  it  makes  sense  to  take  advantage  of  this  programmability  because  we  understand  from  what  studies  have  been  done  that  the  drugs,  yeah,  it  truly  is  the  same  drug.  It's  biodistribution  is  same.  It's  toxicology  is  the  same.  Just  changing  the  guide  RNA  doesn't  change  any  of  the  fundamental  characteristics.  It's  going  to  be  just  as  safe , regardless  of  which  guide  RNA  you  use  to  go  forward  with  it.  So  that's  kind  of  where  we  stand  right  now.  

Andy: I  guess  Kiran,  a  corollary  to  that  is  the  biology  also  needs  to  match  between  the  case  that  you're  using  and  then  extending  it  out. Because,  for  instance,  if  you're  going  after  a  different  cell  type,  there's  all  kinds  of  different  variables  here  that  have  to  be  taken  into  account.  So  it's  not  only  the  modality  itself,  it's  the  biology  pathomechanism  behind  the  disease,  how  we  understand  that,  that , all  of  these  things  are  going  to  come  into  that  calculation yeah?  

Kiran: They  will,  right?  So,  you  know,  one  interesting  question  is,  you  know,  we  presented  the  sort  of  the  simple  case  of,  well,  they're  both  for  PKU,  it's  the  same  disease,  it's  the  same  organ  we're  targeting  the  liver,  right?  You're  right,  that  simplifies  things.  If  we  had  gone  to  them  and  asked,  well,  we  have  two  drugs  that  are  exactly  the  same,  guide  RNA  is  different.  but  it's  two  different  diseases.  You  know,  one  is  PKU  and  one  is  another  metabolic  disease  galactosemia.  Is  that  permissible  to  include  in  the  same  IND?  And  so  we're  going  to  be  approaching  the  FDA  over  the  coming  years  with  exactly  that  same  question,  because  our  ambitions  go  far  beyond  PKU,  we  want  to  tackle  a  whole  variety  of  diseases.

 As  I  understand  it  and  Intellia was  not  in  a  position  to  ask  these  questions  of  the  FDA  with  its  programs,  because  one  was  so  far  ahead  of  the  other.  And  they  basically  did  the  transthyretin amyloidosis program  and  it  had  already  gone  to  the  clinic  and  was  having  success  by  the  time  their  second  one  was  ready. But  it's  the  same  sort  of  situation.  You  have  the  same  drug,  you're  just  changing  the  guide  RNA,  same  target  organ  delivery,  but  it  is  two  different  diseases.  So  what  it  might  look  like  to  have  them  in  the  same  IND,  to  have  them  part  of  say  an  umbrella  clinical  trial.  Who  knows,  right?  It's  the  Wild  West , but  it's  going  to  be  very  fun  to  try  to  figure  this  out.  A  fun  challenge.  Let  me  put  it  that  way.  It  won't  be  simple,  but  I  think  it'll  be  a  very  interesting  space  to  watch.  

19:41 Base-editors march into the clinic

JC: Yeah how about we  go  back  to  the  other  modalities.  

Kiran: Well,  I  already  sort  of  got  into  base  editing  by  virtue  of  my  example  of  PKU,  but  other  things  that  are  going  on.  And  in  the  same  way  that  it  did  for  nucleases,  let's  talk  about  the  clinical  success that  we're  starting  to  see  with  base  editing.

 So  I  can  talk  about  two  and  they  were  both  presented  at  the  Keystone,  one  by  Waseem  Kasim  from  University  College  London.  So  he  gave  a  nice  talk  on  the  work  he's  been  doing  ex  vivo  therapy. So  now  you're  talking  about  outside  the  body  taking  cells,  in  this  case  T  cells  outside  the  body,  and  then  treating  them  in  this  case  with  base  editors  to  to  effectively  create  cancer  immunotherapy.

 And  he was  able  to  get  this  to  work  very  well.  And  if  you've  been  at  all  paying  attention  to  the  field,  you've  heard  of  Alyssa,  the  young  girl  who  had  refractory  leukemia,  was  basically  had  gone  through  all  her  treatment  options.  There  was  nothing  left.  And,  and  Waseem  was  able,  and his  team , was  able  to  craft  this  new  therapy  using  base  editors,  which  at  a  time  was  only  three  or  four  years  old, .  using  that  to  engineer  these  cells, knock  out  different  genes,  to  engineer  this  therapy,  this  immunotherapy,  CAR -T,  and  then  administer  it  to  Alissa,  and  it  worked  and  she's  in  a  remission,  and  she  is  healthy  to  all  appearances.

An  incredible  success,  especially  coming  not  that  long  after  the  success  with  nucleases  ex  vivo  deployed  for  sickle  cell  and  beta  thalassemia.  And  so,  you  know,  it's  great  to  hear  him  give  updates  on  that  work  and  his  ambitions  going  forward.

 The  other  talk  and  by  way  of  disclosure  is  talk  I  gave  by  virtue  of  my  involvement  with  a  company  called  Verve  Therapeutics.  So  my  disclosure  is  I'm  a  co -founder  of  Verve  Therapeutics  and  continued  to  be  a  scientific  advisor  to  the  company.

 I  don't  speak  for  the  company  and  I  did  not  speak  for  the  company.  I  have  to  be  very  clear  about  that.  I  was  not  representing  the  company  at  the  Keystone,  but  I  did summarize  some  of  their  publicly  presented  data.  And  the  real  excitement  there  is  the  first  in  vivo  base  editing  therapy, administered  to  patients  with  familial  hypercholesterolemia,  genetic  condition  that  causes  them  to  very  high  blood  cholesterol  levels.  So  high  they  have  very  bad  heart  disease.  So  these  are  really,  really  sick  patients.  And  10  patients  have  been  enrolled  in  the  phase  1 clinical  trial  with  a  base -editing  therapy delivered  by  lipid  nanoparticles  in  the  same  way  as  Intellia’s therapies. So  using  messenger  RNA,  encoding  a  base  setter,  using  a  guide  RNA,  in  this  case,  targeting  the  gene  PCSK9,  which  is  a  cholesterol  regulating  gene,  with  the  purpose  of  inactivating  it.  So  it's  kind  of  like  a  nuclease in  that  the  goal  is  to  turn  it  off.  The  difference  is  that  here  you're  only  changing  one  base,  one  letter  out  of  the  three  billion  letters  in  the  genome,  but  you're  doing  an  exact  exactly  the  right  place  to  turn  off  the  PCSK9  gene.  So  the  effect  is  the  same, you're  turning  off  a  gene,  but  it's  in  a  cleaner,  more  precise  way.  And  this  was  administered  to  the  first  10  patients  at  varying  doses.  It  was  a  dose-escalation  study,  single  ascending  dose,  where  you  start  with  a  very,  very,  low  dose,  almost  a  homeopathic  dose  just  to  make  sure  it's  safe.  Do  that  in  a  few  patients,  go  up  to  the  next  dose,  do  a  few  patients,  and  so  forth.  

And  what  was  evident,  just...  from  the  first  10  patients , is  that  there  is  a  dose -dependent  effect.  The  higher  the  dose,  the  more  reduction  of  LDL  cholesterol  levels,  the  so -called  bad  cholesterol  levels  in  the  blood.  And  the  patient  so  far  who  has  received  the  highest  dose  had  a  55 %  reduction  of  LDL  cholesterol  levels,  fell  by  more  than  half  as  a  result  of  getting  this  therapy.  And  what's  remarkable,  not  surprising  at  this  point,  because  Intellia  has  shown  data  like  this  as  well,  but  what's  remarkable  is  that  in  the  data  that's  been  presented  publicly  so  far  by  Verve therapeutics, that  reduction  in  LDL  cholesterol  has  been  rock  steady  stable  for  more  than  six  months  so  far.  Like  it  comes  down  and  then  it  does  not  budge.  It  is  down  55%  and  it  just  stays  there. So  we're  at  six  months  as  the  latest  data  release.  My  expectation,  my  prediction  is  it's  gonna  be  there  for  the  lifetime  of  that  individual.  So  you  can  see  the  potential  here.  Wow,  okay,  so  base  editing,  it's  now  been  deployed  in  human  beings.  It is  working.  And  so  that's  great  as  a  cardiologist,  'cause  I  am  a  cardiologist,  th`at  makes  me  very  happy,  'cause  now  we  have  this  powerful  new  tool  to  tackle  heart  disease,  which  is  the  leading  cause  of  death  worldwide.  

But  again,  there's  a  bigger  picture —  just  like  with  Intellia and  transthyretin amyloidosis  and  hereditary  angiodema   there's  a  bigger  picture —  which  is  that  now  that  we  know  base -editing  works  in  human  beings,  and  base  editing  has  the  unique  advantage  over  nuclease editing  in  that  it  can  make  precise  changes,  we  can  do  much  more  than  just  turn  off  genes.  With  Alyssa,

with  CAR-T,  it  was  about  turning  off  genes.  In  the  hypercholesterolemia  trial  from  Verve,  with  PCSK9  it  was  about  turning  off  the  gene,  but...  very,  very  soon,  what  we're  gonna  see  is  base  editing  being  used  to  correct  disease -causing  variants  in  the  body.

And  that  will  open  up  treatments  for  a  whole  variety  of  rare  genetic  diseases.  Where  the  key  is  not  to  turn  off  a  gene,  'cause  that's  not  gonna  do  anything  for  you.  But  it's  actually  fix,  correct, repair,  whatever  words  you  wanna  use  the  gene,  restore  the  function  of  a  faulty  enzyme  or  some  protein  that's  in  there that has  an  important  function  that's  somehow  driving  the  disease,  and  then  effectively  be  able  to,  we  don't  use  the  word  cure  lightly,  but  potentially  cure  diseases  and  potentially  do  it  at  a  very  young  age.  So  we've  already  talked  about  PKU,  that's  one  such  disease  where,  you  know,  as  I,  as  I  mentioned,  we've  been  able  to  show  at  least  in  mouse  models  that  we  can  correct  two  different  PKU  variants  in  different  parts  of  the  gene  with  base  editing.  Correct  that  variant.  And  what  we  find  is  when  we  do  this  with  lip  and  nanoparticles,  with  messenger  RNA,  encoding  a  base  editor  with  guide  RNA,  within  48  hours  of  treatment,  the  disease  has  entirely  resolved  those  phenylalanine  levels  that  started  super,  super  high,  are  now  down  to  normal . 48  hours,  that's  all  it  took,  entirely  corrected  the  disease,  stunning.  And  just  imagine  doing  that  in  a  human  being.  And  so  hopefully  my  academic  group  with  the  funding  we  have  from  the  NIH  Somatic  Cell  Genome  Editing  Consortium  in  a  few  years  will  complete  the  IND  enabling  studies  and  get  permission  from  the  FTA  to  actually  take  this  into  human  beings.

25:54 Multiplexing with base editors

Andy:  Kiran,  this  is  a  really  fascinating  point  that  you're  making  and  you  know  really  speaks  to  the  transformational  aspect  of  base  editing.  But  the  other  thing  that  maybe  we  should  kind  of  of  refer  back  to  Wassim Kazim's  work  is  the  point  about  the  safety, the  increased  safety  of  base  editing.  So  obviously  with  traditional  Cas9  you're  creating  these  double -strand  breaks  in  the  DNA  and  if  you're  creating  multiple  edits  then  you  kind  of  get  this  problem  of  unwanted  recombination  in  the  in  the  chromesome that  you  really  want  to  avoid. So  can  you  just  speak  to  that  other  interesting  advantage  that  comes  along  with  base  editors?  

Kiran: Yeah,  so  the  potential  for  multiplexing  I  think  is  what  you're  really  getting  at.  The  idea  that  you  can  mix  several  guide  RNAs  with  an  editor,  that  editor  will  now  go  to  several  places  in  the  genome  and  make  the  desired  change.  If  it's  a  nuclease  that  means  double -strand  breaks.  And  so  you're  going  to  get  multiple  double-strand  breaks  throughout the  genome.  And  any  time  you  have  that  scenario  where  there  are  multiple  breaks  at  the  same  time,  there's  the  potential  for  what  I  think  of  as  genomic  mischief,  pieces  of  chromosomes  coming  back  together  in  the  wrong  ways,  which  may  be  okay,  right?  It  all  depends  on  context.  So  if  you  are  in  a  highly  differentiated cell  type  like  neurons,  like  hepatocytes,  the  whole  genome  is  there,  it's  just  not  strung  together  in  exactly  the  right  way,  but  you  know,  it's  probably  not  going  to  have  a  big  functional  effect.  That's,  you  know,  not  a  given.  If  you  happen  to  hit  an  oncogene,  if  you  happen  to  hit  a  tumor suppressor gene,  maybe  there  are  negative  consequences,  but  you  have  to  get  pretty  unlucky  for  that  to  happen.  If  you're  in  a  stem  cell,  like  say  a  hematopoietic  stem  cell,  it's  kind  of  a  different  scenario,  because  if  you  have  a  reshuffle  genome  and  that  cell  has  to  give  rise  to  it.  a  whole  niche  of  cells,  like,  say,  the  entire  hematopoietic  system  through  many,  many  cell  divisions,  even  with  the  first  division  of  that  stem  cell  that  has  a  normal  genome,  you're  not  going  to  get  normal  genomes  segregating  into  the  descendant  cells,  right?  You're  going  to  get  imbalances,you're  going  to  get  aneuploidy,  and  so  forth.  And  so  there's  the  potential  for  carcinogenesis  arising  from  that,  right?  

So  context  is  important.  I  hate  to,  you  know,  like  paint  with  tube,  brought  a  brush,  and  say,  "Nuclease  pad !"  base  editing  good,"  because  it's  not  nearly  as  simple  as  that. But  you're  absolutely  right.  Like  base  editing  and  prime  editing,  and  you  know,  those  are  the  two  precision  editing  technologies.  They  have  the  advantage  that  you're  not,  you  know,  at  least  not  directly  making  double  strand  breaks,  you  can  multiplex  and  get  single  letter  changes  in  say  several  different  places  in  the  genome.  And  what's  happening  in  one  place  doesn't  affect  the  other.  Or  the  way  I  like  to  think  of  it  is,  you  know,  what  happens  in  in  Vegas  stays  in  Vegas,  you  know,  like  what  happens  on  chromosome  one  stays  on  chromosome  one,  what  happens  on  chromosome  six  stays  on  chromosome  six,  right?  They  don't  interact  with  each  other  in  any  way  when  you're  using  something  like  base  editing  or  prime  editing.

 And  so  we've  seen  that  principle  applied  very  nicely  by  Wassim in  the  treatments  that  he's  making  for  patients  like  Alyssa.  

28:57. Reaching broader patient populations

Andy: So  one  other  point  that  I’d  really  like  you  to  elaborate  on  for  our  audience is I  think  with  the  PCSK9  story,  there's  this  argument  that's  being  made  that  this  will  kind  of  lay  down  a  marker  for  base  editing  being  useful  for  broadly  available  conditions  rather  than  these  kind  of  very  rare  conditions.  And,  And  this  brings  in  the  practicalities  of  manufacture,  distribution,  pricing,  all  of  these  issues  that  tend  to,  if  you're  thinking  about  ex  vivo  gene  edited  cell  therapy,  it's  really  difficult  to  think  of  that  as  something  that  will  be  broadly  available  to  many,  many  people.  Can  you  talk  a  little  bit  about  the  elements  of  the  base -editing  platform  for  PCSK9  that  you  think  are  going  to  allow  it  to  be  more  broad?

Kiran: Yeah.  So,  I  mean,  it  really  comes  down  to  a  few  things,  right?  And  you  can  really  tie  it  to  the  components,  right?  There's  the  basic  delivery  vehicle.  And  by  and  large,  we're  talking  about  lipid  nanoparticles.  There  are  other  ones  in  play,  right?  There's  the  more  traditional  and  adeno-ssociated vector  (AAV ) delivery  approach,  and  that's  fine.  For  some  organs,  you  don't  have  a  choice.  That's  the  only  way  to  deliver  there.  If  you're  talking  about  the  liver,  lipid  nanoparticles  really  seem  to  be  the  best  option,  at  least  for  now.  There  are  virus -like  particles  of  various  types  that  are  being  tested.  We  actually  saw  some  presentations  of  that  on  more  on  the  delivery  side  of  this  Keystone  Symposium.

 I  didn't  necessarily  get  to  see  all  those  talks,  but  as  I  said,  but  a  lot  of  of  energy  there  and  using  virus-like  particles  and  attaching  different  doodads,  so  to  speak,  antibody  fragments  or  chemical  modifications  to  get  them,  you  know,  lipid nanoparticles  or  virus-like  particles  to  go  to  different  places  in  the  body.  So  that's  one  very  important  element  is  like,  where  are  you  directing  your  therapy?  

But  once  you've  gotten  it  there, that's  a  big  assumption  that  you  can,  but  let's  assume  you  can  get  it  to  where  you  want  to  go.  Then  the  editing  machine  actually  becomes  repurposable or  programmable,  as  I  said  before,  right?  So  you  have  your  messenger  RNA  that  encodes  the  base  editor.  And  the  base  editor  has  come  in  different  flavors,  but  it's  pretty  straightforward  to  just  test  a  bunch  of  different  variations  and  then  figure  out  which  one  is  best  matched  to  the  variant  you're  trying  to  correct  or  the  gene  you're  trying  to  inactivate.

 And  then  you  have  the  guide  RNA,  right?  So  you  have  your  lipid  nanoparticle  or  your  virus-like  particle  or  RNA.  Then  you  have  the  base  editor  and  you  have  the  guide  RNA so  it  simplifies  down  to  a  pretty  you  know  reasonably  handled  mix  of  things  there  aren't  that  many  variables  you  have  to  worry  about  in  contrast  to  prime  editing  which  we  can  talk  about  in  a  moment  which  is  more  complicated  but  at  the  same  time  more  versatile. But  what's  really  remarkable  to  me  and  you  know  again  this  this  really  came  out  of  Keystone  there  was  a  whole  session  a  workshop  where  there  you  know  half  a  talks  from  different  groups  that  are  all  all  using  base  editing  to  go  after  different  diseases.

 We  already  talked  about  CAR -T  for  leukemia,  we  talked  about  hypercholesterolemia,  we  talked  about  PKU,  but  we  saw  spinal  muscular  atrophy  in  one  of  the  talks,  we  saw  thoracic  aortic  disease  in  another  talk,  we  saw  a  rare  cardiovascular  disorder  called  pseudoxanthoma  elasticum in  another  talk  and  so  on  and  so  forth.  So you  can  see,  wow,  the  base editing  technology, at  least  at  the  pre -clinical  stage,  now  the  tools  are  there,  and  there's  a  clear  path  to  the  clinic.  It's  been  now  proven  out  in  human  beings,  seeing  a  lot  of  energy  from  a  lot  of  groups  around  the  world  saying,  okay,  well,  let's  take  the  disease  where  we  think  we  can  make  the  most  impact.  Let's  take  these  tools.  It's  not  too  hard  to  figure  out  how  to  get  base  editing  to  do  what  you  want  it  to  do  on,  you  know,  within  its  technology.  technological  constraints.  And  you  can  quickly,  rapidly  demonstrate  its  efficacy  in  mouse  models.  And  then  you  can  kind  of  take  it  from  there.  And  so  I  think  to  your  fundamental  question,  which  is  about  cost  and  access,  I  think,  a  lot  of  the  accessibility  is  going  to  be  tied  to  streamlining.  Can  you  actually  streamline  the  process  of  discovery?

Can  you  make  it  very,  very  straightforward  to  say ‘Okay,  I  have  a  variant  in  in  gene  X,  and  I  need  to  target  an  organ  X,  and  are  there  enough,  you  know,  well -validated  pieces  lying  around  that  I  can  just  kind  of,  you  know,  like,  switch  out  whatever  I  need,  take  from  this  toolbox,  take  from  this  toolbox,  and  within  ideally  a  matter  of  weeks,  and  if  not  weeks,  at  least  a  few  months,  hopefully,  be  able  to  come  up  with  an  optimal  solution  for  that  variant,  that  disease  in  that  target  organ,  make  your  drug,  and  then  be  able  to  give  to  the  patient?’  

33:32 Investigator-initiated trials

Kiran: Now,  of  course,  that  brings  in  the  second  piece,  what  Juan  Carlos  referred  to  earlier,  which  is  the  regulatory  piece. You  need  to  work  with  the  FDA  and  come  up  with  a  streamlining,  so  you  don't  have  to  take  that  new  drug  and  spend,  you  know,  three  years  and  10  million  dollars  to  prove  that  one  flavor  of  a  base-editing  drug,  but  instead  be  able  to  rely  on  precedence  and  say,  well,  it's  already  been  done,  you  know,  half  a  dozen  time  across  all  these  different  diseases,  we  understand  the  drug  itself,  we  understand  it,  its  safety  profile,  we  can  be  satisfied  that  it's  safe  to  go  forward  and  then  get  an  expedited  regulatory  process.

And  so  I  think  if  you  cut  out  a  lot  of  the  work  involved  in  discovery,  and  you  cut  out  a  lot  of  the  work  that's  entailed  in  regulatory  approval,  that's  what  we  have  to  do  to  be  able  to  get  this  dwn  to  an  affordable  timescale  and  affordable  price  and  be  able  to  greatly  increase  accessibility to  a  large  number  of  patients.  And  I'm  not  just  talking  about  a  one -size -fits -all  drug  like  sickle  cell,  which  is  where  most  people  go  when  they  have  these  conversations.  They  say,  "Oh,  wow,  we  have  exa -cell.  It's  miraculous.  It's  going  to  change  everything,"  except  it's  $2 .1  million.  And  how  are  we  going  to  afford  that?  The  real  accessibility  issue  from  the  price?  And  that's  a  one -size -fits -all  thing,  right?  It's  the  same  drug  you're  giving  over  and  over  again  to  potentially  hundreds  of  thousands  of  people  if  you  could  actually  scale.scale.  It's  a  more  complicated  problem  if  you're  talking  about  more  bespoke  personalized  treatments.  But  again,  I  think  the  same  principle  applies.  If  you  can  streamline  the  discovery  process,  streamline  the  regulatory  process  enough,  I  think  we  will  get  to  the  point  where  it  becomes  almost  like  a  CAR -T,  right?  Like  a  CAR -T  therapy  is  a  personalized  therapy.  You're  taking  someone's  cells,  you're  processing  them,  and  it  takes  some  time,  it  takes  some  money,  but  you  can  make  the  drug  and  deploy.

Now  that's  been  deployed  to  hundreds  of  thousands  of  people.  around  the  world.  We're  starting  to  see  with  personalized  cancer  vaccines.  I  think  it's  only  a  matter  of  time  before  we  get  gene  editing  drugs  of  various  types,  particularly  base  editing  and  prime  editing  to  that  point.

JC:  I  think  it'll  be  quite  interesting  to  see  what  the  interplay  ultimately  is  going  to  be  between  the  traditional  development  pathway  of  randomized  controlled  trials,  etc.  and  the  investigator-initiated  trials,  because  the  way  way  that  you're  making  it  sound  is  the  programmability  of  the  editors  is  such  that  one  can  be  very  quick  at  introducing  changes  to  the  sequence, put  it  into  the  patient.  And  if  you  have  an  investigator-initiated  trial,  you  can  start  treating  patients  that  have  specific  mutations  that  you're  capable  of  treating.  Of  course,  that  is  not  going  to  result  in  a  regulatable  product,  but  you'll  be  curing  people.  And  at  some  point,  there  needs  to  be  some  change  in  the  mindset  in  terms  of  how  we  currently  view  investigator-initiated  trials,  and  instead  of  how  we  should  be  seeing  them  as  true  trials  that  can  inform  clinical  development  of  products  that  can  be  then  regulated  by  the  FDA  and  paid  by  payers,  et  cetera,  et  cetera.  To  me,  that  interface,  I  get  the  feeling  that  these  advances  are  going  to  make  it  necessary  to  have  this  conversation  about  how  we  turn  these  investigative  shared  trials  into  more  valuable  pieces  of  the  development  pathway.

Kiran: Yeah,  I  think  that's  exactly  right.  I  mean,  you  can  envision  a  couple  of  different  ways  to  try  to  go  after  it.  You  can  envision  as  more  like  these  are  n -of -one  therapies  and  the  clinical  trials  with  your  single  patient  in  front  of  you.  And  so  it's  almost  like  single -patient  INDs.

 The  other  way  to  look  at  it  is  you  want  to  bundle  all  these  single  patients  together  in  a  larger  sort  of  almost  like  a  master  protocol,  like  a  more  platform  approach,  and  then  be  able  to  have  the  flexibility,  right?  So  I  mean,  I  think  there  are  a  couple  of  different  avenues  to  pursue  with  regulatory  agencies  like  the  FDA.  And  I,  you  know,  as  I  said,  we're  going  to  see  some  very  interesting  things  happening  in  that  space  in  the  coming.  We  all  see  it  coming.

And  the  FDA,  they're  very  well  aware  that  there's  anything  that  lends  itself  to  a  platform  approach.  It's  gene  editing.  And  so  they  know  the  score  and  they  have  signaled  their  openness  to  work  with  investigators  like  myself,  certainly,  to  figure  this  out.  

Andy: One  thing  I  have  heard,  a  counter -argument  that  I've  heard  hearing  is  that  if  you're  in  a  kind  of  therapeutic  program, very  often  there's  some  engineering  that  has  to  be  done  with  the  editing  system  that  you're  using.  This  is  the  kind  of  difference  between  the  kind  of  translational  world  and  the  world  of  research.  In  the  world  of  research,  you  kind  of,  oh  yeah,  I'm  going  to  do  this.  It's  not  necessarily  optimized  for  my  particular  system.  But  obviously,  in  the  therapeutics  context,  the  issue  of  I  want  my  agent  to  give  me  the  best  possible  outcome  I  can  possibly  get.  So  how  do  you  deal  with  that?  

Kiran: No,  it's  a  great  question  because  there  is  a  tension  between  optimizing  for  every  single  scenario  versus  finding  an adequate  solution  or  set  of  solutions that  broadly  work  across  the  patients  you  want  to  treat,  right?  Because  it  gets  back  into  the  questions  of  affordability  and  access.  If  you're  really  insistent  on,  "I  need  to  find  the  very  best  solution  for  every  single  patient  who  comes  before  me,"  that's  a  lot  more  challenging  than  finding,  you  know,  like  a  satisfactory  solution.  It  may  not  be  the  best  solution,  but  it  will  do  the  job.  It  will  greatly  improve  that  patient's  quality  of  life.

But  it  might  not  be  the  very  best  solution.  best,  most  efficient,  absolutely  squeakily  clean,  safest  herapy  you  can  make.  Invariably,  there  is  a  trade -off  there,  right?  There's,  you  know,  externalities  that  come  into  play.  

39:27. Prime and epigenetic editing

Andy: I'm  kind  of  aware  of time —I  could  talk  about  this  the whole day  I  find  this  so  fascinating.  But  maybe  in thinking about  rounding  things  up.  moving  on  to  this  world  of  knockins  and  insertions.  Do  you  want  to  talk  a  little  bit  about  what  excites  you  there?

Kiran: Yeah,  keeping  my  eye  on  the  clock  as  well.  So  we  talked  about  nucleases,  we  talked  about  base  editing,  and  we've  already  exhausted  the  hour.  But  I  do  want  to  hit  upon  prime  editing  and  its  related  technologies. And  I  also  want  to  hit  upon  epigenome  editing,  because  that  was  the  other  area where  I  think  there  was  a  lot  of  excitement  and  a  lot  of  interesting  stuff  that  came  out.  

So  let  me  hit  upon  epigenome  editing  first  quickly.  So  this  is  yet  another  form  of  editing.  Does  not  make  double-strand  breaks.  It  doesn't  even  nick  the  DNA,  but  it's  modifying  the  context  of  the  DNA.  It's  not  changing  the  DNA  sequence, but  it's  modifying,  you  know,  making  chemical  modifications  to  the  DNA  bases.  You're  affecting  the  chromatin.  More  than  that,  you're  actually  focusing  on  the  methylation  status.  And  so  what  was  really  neat  to  see  at  this  Keystone  meeting  was  several  talks,  a  couple  from  companies,  Chroma  Medicine and  Tune  Therapeutics,  and  one  from  the  academic  side,  showing  a  lot  of  progress  with  epigenome  editing.  The  two  companies  have  been  using  CRISPR -based  epigenome  editing,  and  they  showed  off  some  great  data,  some  non -human  primate  data  targeting  the  PCSK9  gene  as  it  happens,  and  showing  that  in  non- human  primates,  you  can  use  lipid  nanoparticles,  you  can  deliver  this  CRISPR -based  epigenome  editor,  you  use  a  guide  RNA  or  guide  RNAs  to  target  the  PCSK9  gene  promoter  and  put  lots  of  methylation  groups  there,  silence  the  gene  and  seeing  almost  100%  silencing  at  the  messenger  RNA  level  because  the  methylation  turns  off  gene  expression, and  seeing  in  mice  and  in  monkeys  persistent  effects  out  to  months or  even  as  much  as  a  year,  which  suggests  that  if  you're  trying  to  inactivate  a  gene,  well  we  know  we  can  do  that  with  nucleases,  we  know  that  we  can  do  that  with  base  editors,  both  proven  out  in  human  beings,  and  I  don't  think  it'll  be  long  before  we  see  that  starting  to  be  done  with  epigenome  editors.  

The  flip  side  is  that  epigenome  editors  aren't  going  to  be  able  to  do  much  for  you  besides  turn  a  gene  down  or  potentially  do  the  opposite,  turn  a  gene  up.  So  it  really  has  to  be  tailored  to  your  particular  therapeutic  application.  

The  third  talk  that  was  not  from  a  company,  it  was  from  an  academic  group,  showed  a  clever  way  to  not  have  to  use  CRISPR  for  epigenome  editing,  but  going  old  school,  actually  turning  the  clock  back  maybe  a  couple  of  decades,  using  zinc  fingers  and  showing  that  with  epigenome  editing,  it  might  actually  be  zinc  fingers  that  may  prove  to  be  more  useful  because  they're  smaller, they're  easier  to  pack  into  viral  vector.  You  can  actually  pack  several  of  them  into  viral  vectors.  So  you  can  tune  several  different  genes  at  once. They  actually  seem  to  be  better  tolerated  in  cells.  And  so  it's  kind  of  funny  to  think,  wow,  we've  come  all  this  way  and  yet  we're  going  back  to  zinc fingers  because  that's  actually  might  be  what's  gonna  work  best  for  at  least  epigenome  editing.  So  that's  epigenome  editing.  It  was  nice  to  see  the  progress  on  various  fronts  there.  

And  then  prime  editing,  the  most  noteworthy  talk  was  from  Prime  Medicine,  where  I  got  to  say  I  was  just  so  impressed  because  it  was  Andrew  Anzalone,  who's  basically  the  guy  who  invented  Prime  Editing  in  David  Liu's  lab,  and  then  went  on  to  be  a  co -founder  of  Prime  Medicine,  and  he  was  representing  the  company  at  the  Keystone.  And  he  gave  an  update  on  the  preclinical  progress  of  Prime  Medicine's  various  programs. And  I  swear,  he  must  have  gone  through  a  dozen  of  them,  and  they  all  look  fantastic.  Anyone,  any  presenter  doesn't  matter  if  they're  company  speaker , doesn't  matter  if  it's  me  as  an  academic , we  always  like  put  our  data  in  the  best  possible  light  sure  but  still  it's  very  impressive  to  see  wow  this  prime-editing technology  they're  just  redeploying  it  in  different  variations  across  all  these  different  disease  states  and  really like  having  impressive  results  whether  it's  ex  vivo  whether  it's  in  vivo  whether  using  it  to  correct  specific  nucleotide  variants  in  the  same  way  or  similar  ways  base editing  can,  whether  it's  putting  in  small  insertions  or  deletions,  whether  it's  tackling  trinucleotide  repeat  expansions,  there  were  a  couple  of  examples  of  that  like  Huntington  disease,  Friedrichs ataxia,  or  as  you  alluded  to  doing  more  sophisticated  things  like  doing  gene  insertion,  like  being  able  to  do  a  multi -step  prime  editing  or  prime-like  editing  enabled  process  to  actually  be  able  to  catalyze  the  insertion  of  large  fragments  or  even  full  genes  into  the  genome.

 And  so  it  was  actually  a  very  impressive  demonstration  of  all  these  different  flavors  of  prime  editing,  all  the  different  variations  in  one  talk  across  a  dozen  different  diseases.  Now,  we'll  see  how  quickly  any  of  those  get  to  the  clinic.

Prime  Medicine  has  guided  their  first  ex  vivo  application,  they're  hoping  to  take  it  to  the  clinic  later  this  year.  We'll  see.  But  it's  clearly  headed in  that  direction.  And  even  if  it's  not  Prime  Medicine,  there'll  be  other  companies  that  are  sort  of  in  the  space  and  using  prime  like  technologies  to  do  similar  sorts  of  things.  I  mean,  this  is  gonna  be  an  area  to  watch  for  sure  because  of  the  versatility  of  these  technologies.  

44:02 Excitement around Bridge RNAs 

Kiran: The  other  thing  I  would  add  to  this  is  the  potential  for  metagenomic  mining  to  find  just  really  cool  things  that  we  just  didn't  even  imagine  were  there.  And  one  very  impressive  example  of  this  came  from  Patrick  Hsu  from  the  ARC  Institute.  He  presented  something  new  that  he  had  mined  out  of  the  genome,  which  he's  calling  bridge  RNAs.  It's  a  totally  different  mechanism  from  RNAi,  from  CRISPR.  It's  RNA -enabled,  but  it  uses  an  entirely  different  set  of  proteins,  an  entirely  different  mechanism.  And  so, these  bridge  RNAs  basically  come  out  of  these  mobile  genetic  elements,  and  it  would  take  me  too  long  to  try  to  explain  everything  in  gory  detail,  but  he's  released  it  as  a  preprint  that  was  timed  to  his  talk  at  the  meeting,  so,  you  know,  it  was  a  little  bit  buzz -worthy  because  of  that.  But  basically,  taking  advantage  of  these  mobile  genetic  elements  that  naturally  exist  and  figuring  out  how  they  work,  how  they  jump  around,  and  discovering  that  there's  this  complex  bridging  RNA  that  basically  is  almost  like  bispecific. One  portion  of  this  bridge  RNA  specifies  the  target  site  in  the  genome,  and  the  other  part  of  this  bridge  RNA  specifies  the  donor  DNA. And  so  with  this  one  complicated  RNA  bridging  RNA  molecule,  it  specifies  both  the  donor  and  the  acceptor  or  the  target  site  in  the  genome.  genome.  And  what  he  was  able  to  show  is  that, at  least  in  bacteria,  it's  all  in  bacteria  for  now,  right?  

So  we'll  see  if  it  eventually  makes  the  jump  to  mammalian  cells,  which  would  be  very  exciting.  But  it  could  show  you  can  take  one  piece  of  DNA  and  stick  it  basically  anywhere  you  want  into  the  bacterial  genome.  You  can  actually  engineer  it  so  that  the  donor  is  one  part  of  the  genome  and  the  acceptor  site  is  another  part  of  the  genome.  So  you  can  catalyze  inversions  or  do  complicated,  funky  stuff  like  that.  that.  And  I'm  watching  this,  I'm  thinking,  "Wow,  I  mean,  there  are  some  potential  therapeutic  applications."  And  when  this  actually  gets  the  mammalian  cells,  because  now,  you  know,  there  are  lots  of  diseases  that  are  caused  by  chromosomal  rearrangements,  like  hemophilia,  for  example,  like  something  like,  you  know,  half  the  cases  are  due  to  one  particular  inversion  on  the  X  chromosome.  It's  very  stereotyped  because  of  homology  between  two  different  portions  on  the  chromosome.  So,  yeah,  that's  it.  if  you  had  a  way  to  engineer  just  exactly  the  reverse  flip  You  could  treat  a  lot  of  diseases  that  otherwise  wouldn't  necessarily  be  so  easy  to  treat,  right?  

So  I  think  it  just  goes  to  show  that  there's  a  lot  still  waiting  to  be  discovered. And  so,  you  know,  we're  thinking  about  nucleus  and  base  and  prime  and  epigenome. But  you  know,  I  could  foresee  in  10  years  like  a  dozen  of  different  new  things  that  we  aren't  even  anticipating  that's  going  to  come  out  of  metagenomic  mining.

 And,  you  know,  some  of  them  will  be  restricted  to  bacteria,  they're  not  going  to  make  the  jump  to  the  million  cells,  but  some  of  them  will  make  it  to  the  million  cells.  And,  you  know,  in  their  own  time,  I  think  we're  going  to  have  therapeutic  potential.

41:13. Kiran’s mocktail

JC: Well,  this  has  been  very  interesting  here.  And  we,  it's  exactly  what  we  were  hoping  to  hear  about.  It's  where  probably  one  of  the  most  exciting  areas  in,  in  biology.  As  I  told  you, in  my  email,  the  podcast  is  called  The  Mixer  because  we  mix  our  interest  in  science  with  our  interest  in  cocktails,  but  we  know  that  you  don't  drink,  so  that's  fine.

Andy: But  maybe  Kiran  has  a  mocktail?  Is  it  just  plain  old  H2O  or  is  it  some  other  concoction,  Kiran?  

Kiran: Bloody  Mary  Mix, perhaps?  

Andy: There  we  go.  Fantastic.  Fantastic  to  hear  from  you,  Kiran.  It's  been  a  while  since  we  last  saw  another  face -to -face.  Hopefully,  maybe  I'll  be  down  at UPenn  one  of  these  days. There's  so  much  going  on  down  there.  It's  an  exciting  time  for  sure.  Thank  you  so  much  for  your  time  here  and  your  insights.  We  really  appreciate  it.

Kiran: Thank  you  so  much,  Andy.  Thank  you  so  much,  Juan  Carlos.  It's  been  a  real  pleasure. 

Andy: How about that JC? So much going on in this field at the moment. And its really interesting to see how far into the clinic the field has come since we first met Kiran, what was it, over a decade ago at the Brigham?

JC: Yeah, very striking to see the progress. It's been really inspiring and I'm certain that the best is yet to come to be honest. I'm sure there will be a lot of excitement in this area for years to come.

Andy: And what about the cocktail choice? Are you inspired by the choice of cocktail? 

JC: Yeah, I must confess that I'm not a fan of the Bloody Mary. I really am not. No, no, no. I've never made it, and I don't think I ever will. However, there's a rich bibliography about the Bloody Mary, and we're going to share with our listener a particular video that I find very informative. It's from a website called cocktailchemistrylab .com run out of San Francisco by a guy called Nick Fisher. He shows you three different ways of making the Bloody Mary, the basic, the expert, so the best way to make the Bloody Mary is by clicking on the link in the description below. What he calls the chemist level. And if you can pull that one off, my hat's off to you because it's a beautiful drink to make. So we'll share that with our listener. 

Andy. Great, so everybody enjoy the bloody mary and thanks so much listening. Until next time. Cheers JC. 

People on this episode