Агенты, которые ингибируют биоактивность vascular endothelial growth factor (VEGF), драматически улучшали остроту зрения при ряде болезней, приводящих к слепоте, включая диабетическую ретинопатию, связанную с возрастом макулярную дегенерацию, неоваскулярную глаукому и закупорку вен сетчатки [1, 2]. Успех введения в стекловидное тело любого из нетрализующих антител к лиганду , VEGF, или слитых белков, которые отлавливают VEGF и др. сленов семейства, предупреждая тем самым его связывание и активацию рецепторов, лучше всего подходит к примению у взрослых, поскольку относительно небольшая доза введенная в стекловидное тело, сильно разбавляется в большом объеме крови и снижает побочные эффекты, связанные с системным внутривенным введением анти-VEGF лекарств [3-5]. Однако, при болезни, retinopathy of prematurity (ROP), введение в стекловидное тело anti-VEGF агента приводит к высоким концентрациям лекарства в относительно небольшом объеме крови у недоношенных детей [6] и вызывает проблемы не только с подавлением VEGF в развивющейся сетчатке, но и также с системным подавлением сывоточного VEGF во время развития систем органов у недоношенных детей [7].

Один из подходов, снижающий риск системного подавления VEGF, связан со снижением дозы нейтрализующих антител. Исследования по деэскалации дозы нейтрализующих антител, bevacizumab, сообщают об эффективном подавлении тяжелых случаев ROP в короткий временной отрезок с использованием 1/20 дозы от обычно испольщзуемой при Bevacizumab Eliminates the Angiogenic Threat (BEAT)-ROP исследовании [8, 9]; однако, сывороточный VEGF всё ещё уменьшался при этой жозе в течение 1 мес. В др. клиническом исследовании оценивали роль др. анти-VEGF агента, ranibizumab, который быстрее разлагается, чем bevacizumab, применительно к тяжелым случаям ROP. В Comparing Alternative Ranibizumab Dosages for Safety and Efficacy (CARE)-ROP исследовании, ranibizumab успешно снижал в тяжелых случаях ROP при 24% от взрослой дозы и не уменьшал уровней сывороточного VEGF; однако, некоторые дети испытывали возобновление ROP и нуждались в дополнительном лечении ranibizumab [10]. Возобновление тяжелого ROP описано и в др. исследованиях с ranibizumab или bevacizumab [11]. Также остаются неизвестными долговременные исходы и безопасновть профилей.

Как же оптимизировать дозу anti-VEGF для надежного ингибирования ретинопатии с помощью специально нацеленных upregulated VEGF в Mu¨ller клетках экспериментальных модельных крыс с вызываемой кислородом ретинопатией (OIR), очень напоминающей ROP человека, так что флюктуации применяемого кислорода задерживали физиологическое развитие ретинальных сосудов после intravitreal neovascularization (IVNV) и вызывали задержку постнатального роста [12, 13], как и у недоношенных детей с ROP. Мы разработали клеточно-специфическую лентивирусную генотерапию, чтобы вызывать нокдаун VEGF лиганда или сплайс-вариант, VEGF164, на уровне сетчатки при выращивании детенышей при обычном воздухе помещения [14]. Несмотря на эффективность IVNV без побочных эффектов, затрагивающих физиологическое развитие сосудов сетчатки, нокдаун в Müller клетках VEGF приводил к структурным изменениям нейральной сетчатки [15]. Мы также установили, что снижение секреции VEGF Müller клетками активирует компенсаторные механизмы выживания клеток, это может быть реакцией нервных и глиальных клеток, использующих VEGF в качестве механизма выживания в овет на стрессы.

В данном исследовании мы разработали и описали новый метод нокдауна ангиогенного рецептора VEGF, VEGF receptor 2 (VEGFR2), специфически в эндотелиальных клетках сетчатки у модельных OIR крыс, воспроизводящих ROP человека [12]. Нашей целью было отрегулировать передачу сигналов VEGF скорее, чем подавить её, т.к. передача сигналов VEGF необходима для развития, здоровья и жизнеспособности сетчатки, поскольку нокаут одиночного аллеля VEGF или рецептора летален [17-20]. Мы проверяли гипотезу, что специфический нокдаун VEGFR2 или нижестоящего STAT3, в эндотелиальных клетках сетчатки снижает ретинопатию без нарушения идущего физиологического развития сосудов сетчатки, снижения сывороточный VEGF, без вмешательства в постнатальное развитие или структуру или функцию сетчатки.

Мы разработали специфичный для эндотелиальных клеток лентивирусный вектор, доставляющий shRNAs к VEGFR2 или STAT3 и репортерный green fluorescent белок под контролем промотора VE-cadherin. Эффекты нокдауна в эндотелиальных клетах VEGFR2 или STAT3 определяли по IVNV, физиологическому сосудистому развитию [assessed as area of peripheral avascular/total retina (AVA)], структуре и функции сетчатки. Целенаправленный нокдаун VEGFR2 или STAT3 специфически в эндтелиальных клетках сетчатки с помощью субретинальных инъекций лентивирусных векторов на 8 день постнатального развития глаз детенышей крыс эффективно подавлял IVNV, а нокдаун VEGFR2 снижал также AVA и увеличивал толщину сетчатки, не нарушая её функции. Эти результаты подтверждают, что специфический нокдаун VEGFR2 в эндотелиальных клетках сетчатки является новым терапевтическими методом лечения ретинопати.