FiCAT genome writer. In vivo deployment and characterization

Martínez de Lagos Marcos, Jon

FiCAT genome writer. In vivo deployment and characterization

Document Type

Doctoral thesis
Published Version

Author

Martínez de Lagos Marcos, Jon

Director

Güell Cargol, Marc
Sánchez-Mejías García, Avencia

Tutor

Güell Cargol, Marc

Publication Date

2026-01-08

Pages

263 p.

Embargo date

2026-07-07T01:00:00Z

License

Citation

Martínez de Lagos Marcos, J. FiCAT genome writer. In vivo deployment and characterization. Universitat Pompeu Fabra; 2026. handle: http://hdl.handle.net/10803/696799

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Doctoral program

Universitat Pompeu Fabra. Doctorat en Biomedicina

Abstract

La plataforma de inserción génica FiCAT representa un avance significativo en la ingeniería genómica de precisión, integrando la especificidad de focalización de la nucleasa Cas9 con una transposasa piggyBac hiperactiva e ingenierizada para una integración no aleatoria. Esta herramienta sinérgica facilita la integración altamente eficiente y programable de cargas terapéuticas, incluyendo fragmentos grandes de ADN donante no viral. El sistema fue validado in vivo mediante su administración sistémica dirigida al hígado, utilizando nanopartículas lipídicas (LNPs) optimizadas para la coencapsulación de los componentes esenciales. Este enfoque permite superar de manera eficiente las limitaciones inherentes a la expresión transitoria y a la persistencia variable que caracterizan a los vectores virales tradicionales en poblaciones celulares en proliferación, como las presentes en modelos neonatales. Al promover una integración genómica estable y específica, FiCAT exhibe un notable potencial terapéutico para el tratamiento de múltiples patologías de origen genético. De manera destacable, los estudios preclínicos de prueba de concepto en modelos murinos de Hemofilia A han corroborado su versatilidad y eficacia en la corrección de una amplia gama de enfermedades genéticas.
The FiCAT gene writing platform represents a significant advance in precision genome engineering, integrating the targeting specificity of Cas9 nuclease with an engineered, non-randomly integrating hyperactive piggyBac transposase. This synergistic tool facilitates the highly efficient and programmable on-target integration of therapeutic payloads, including large non-viral donor DNA. The system was validated in vivo through systemic delivery to the liver, employing optimized lipid nanoparticles (LNPs) to co-encapsulate core components. This approach effectively addresses the limitations of transient expression and unpredictable persistence associated with conventional AAV viral vectors in dividing cell populations, such as those found in neonatal models. By achieving stable, site-specific integration, FiCAT demonstrates substantial potential for treating various genetic diseases. Crucially, proof-of-concept preclinical data in Hemophilia-A disease mouse models have confirmed its versatility to treat a wide range of genetic disorders.

Keywords

Gene editing, Terapia génica, Lipid nanoparticles, Nanopartículas lipídicas, Non-viral DNA delivery, Entrega no viral de ADN, Hemophilia-A, Hemofilia-A, Liver-based therapies, Terapias hepáticas