$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rodzina czynników wzrostu wydzielanych białek (VEGF) wydzielanych przez czynniki wzrostu białek i ich pokrewne receptory na powierzchni komórek to ważna i zróżnicowana grupa rozpuszczalnych ligandów i receptorów osadzonych w błonie, które działają w transdukowaniu sygnałów przez błony komórkowe. Funkcjonują głównie w komórkach śródbłonka, ale także w komórkach pochodzenia nabłonkowego i komórek układu odpornościowego 1,2. Szlaki sygnałowe zaangażowane przez receptory VEGF aktywowane ligandem (VEGFR) mają kluczowe znaczenie w głównych patologiach, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem i rak, a terapie ukierunkowane na nie są często stosowane klinicznie (np. przeciwciało monoklonalne bewacyzumab, które jest skierowane przeciwko VEGF-A) 3,4.
Jedną z zawiłości rodziny VEGF jest różnorodność rozpuszczalnych ligandów obecnych w przyrodzie (białka VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF kodowane przez rodzinę wirusów parapox orf i jad węża VEGF, plus inne hamujące izoformy VEGF-A)2.
Te ligandy oddziałują z trzema członkami rodziny receptorowych kinaz tyrozynowych, a mianowicie VEGFR-1, VEGFR-2 i VEGFR-3. Receptory te ulegają zmiennej ekspresji na różnych typach komórek, ale często ulegają koekspresji na powierzchni komórek śródbłonka, które wyściełają naczynia krwionośne i limfatyczne wszystkich rozmiarów 5. VEGFR-2 może wiązać ligandy ssaków VEGF-A 6, VEGF-C 7 i VEGF-D 8,9, a także wirusa orf VEGF10 i jadu węża VEGF11. VEGFR-2 odgrywa główną rolę w napędzaniu angiogenezy (wzrostu nowych naczyń krwionośnych z wcześniej istniejących naczyń) w rozwoju embrionalnym, gojeniu się ran, nowotworach i chorobach oczu. W tych kontekstach ligandy, takie jak VEGF-A, -C i -D, wiążą i aktywują receptor na komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych12-15. Na komórkach śródbłonka limfatycznego VEGFR-2 odgrywa rolę w limfangiogenezie, tworzeniu nowych naczyń limfatycznych 16. VEGFR-2 może również sprzyjać rozszerzaniu i rozszerzaniu głównych tętnic i limf w zdrowych tkankach i chorobach 17. Pełne zrozumienie interakcji VEGFR-2:ligand jest zatem ważne dla opracowania inhibitorów do stosowania w leczeniu chorób zależnych od angiogenezy18. Podczas gdy większość izoform VEGF-A wiąże się z VEGFR-2, proteolityczne rozszczepienie VEGF-C i VEGF-D jest wymagane do uwolnienia fragmentu składającego się z domeny homologii VEGF, która wykazuje wysokie powinowactwo wiązania do VEGFR-2 19,20.
Opracowaliśmy test biologiczny do monitorowania ligandów VEGFR-2, który ma na celu obejście potrzeby pierwotnych komórek śródbłonka, które są technicznie trudne do przejścia, drogie w zakupie i hodowli (wymagają specjalistycznej pożywki) 21 i wyrażają wiele VEGFR i związanych z nimi koreceptorów 22. Heterodimeryzacja VEGFR-2 z innymi receptorami lub koreceptorami VEGF może powodować niepożądaną złożoność podczas badania binarnych interakcji receptor-ligand, oceny aktywności przypisywanej określonemu receptorowi lub oceny wpływu odczynników hamujących. 23. Test biologiczny zachowuje ruchliwość odpowiedniego receptora w błonie komórkowej i umożliwia ocenę zdolności liganda do wiązania i sieciowania regionu zewnątrzkomórkowego VEGFR-2.
Test biologiczny polega na stworzeniu chimerycznego receptora, w którym zewnątrzkomórkowy region receptora VEGF (w tym przypadku VEGFR-2) jest połączony z transbłonowymi i wewnątrzkomórkowymi regionami receptora erytropoetyny (EpoR), członka rodziny receptorów cytokin 8,24. To białko fuzyjne ulega następnie ekspresji w zależnej od czynnika linii komórkowej pro-B Ba/F3, na której stymulacja ligandem zdolnym do wiązania i sieciowania domeny zewnątrzkomórkowej receptora powoduje aktywację regionu efektora cytoplazmatycznego, który jest zdolny do przekazywania sygnału przeżycia za pośrednictwem kinaz janusowych (JAK) w celu promowania przeżycia i / lub proliferacji komórki. W przeciwieństwie do tego, ekspresja pełnej długości VEGFR-2 w tym samym typie komórki i stymulacja ligandem nie sprzyja przeżyciu i proliferacji komórek, co wskazuje, że proksymalne efektory sygnalizacyjne szlaku VEGFR-2 nie są dostępne w tym typie komórki.
Użyliśmy tego testu w różnych kontekstach, aby zbadać wiązanie nowych ligandów VEGFR-2 10,19,20,24-29. W połączeniu z testem VEGFR-3-EpoR-Ba/F3 porównaliśmy względną aktywność czynników wzrostu VEGF-C i VEGF-D pod kątem wiązania i sieciowania VEGFR-2 i VEGFR-3 30. Test został wykorzystany do scharakteryzowania hamującej aktywności neutralizujących przeciwciał monoklonalnych przeciwko VEGFR-2 lub VEGF-D, rozpuszczalnej pułapki VEGFR-2 i peptydomimetyków ukierunkowanych na rodzinę VEGF31. Test wykorzystano również do wykazania zdolności VEGF z różnych szczepów wirusa orf do wiązania i sieciowania VEGFR-2 przed testem w pierwotnych komórkach śródbłonka 10,26. Test ten jest szczególnie przydatny do szybkich badań przesiewowych mutantów VEGF, które można szybko ocenić pod kątem aktywności, zanim zostaną wprowadzone do bardziej pracochłonnych testów komórek śródbłonka 25 lub podczas oceny protokołów oczyszczania czynników wzrostu 27.
Opisany przez nas test jest łatwy do wykonania, a wersja półilościowa pozwala na szybkie oznaczenia, które czasami są wymagane podczas monitorowania produkcji lub oczyszczania czynników wzrostu, przeciwciał lub rozpuszczalnych domen receptorowych dla innych eksperymentów. Łatwość użycia testu sprawia, że jest on idealnym uzupełnieniem dalszych i bardziej kompletnych badań wykonywanych na pierwotnych komórkach śródbłonka pochodzących z krwi lub naczyniach limfatycznych z określonych tkanek lub układów narządowych.