XCMS Online (xcmsonline.scripps.edu) is a cloud-based informatic platform designed to process and visualize mass-spectrometry-based, untargeted metabolomic data. Initially, the platform was developed for two-group comparisons to match the independent, "control" versus "disease" experimental design. Here, we introduce an enhanced XCMS Online interface that enables users to perform dependent (paired) two-group comparisons, meta-analysis, and multigroup comparisons, with comprehensive statistical output and interactive visualization tools. Newly incorporated statistical tests cover a wide array of univariate analyses. Multigroup comparison allows for the identification of differentially expressed metabolite features across multiple classes of data while higher order meta-analysis facilitates the identification of shared metabolic patterns across multiple two-group comparisons. Given the complexity of these data sets, we have developed an interactive platform where users can monitor the statistical output of univariate (cloud plots) and multivariate (PCA plots) data analysis in real time by adjusting the threshold and range of various parameters. On the interactive cloud plot, metabolite features can be filtered out by their significance level (p-value), fold change, mass-to-charge ratio, retention time, and intensity. The variation pattern of each feature can be visualized on both extracted-ion chromatograms and box plots. The interactive principal component analysis includes scores, loadings, and scree plots that can be adjusted depending on scaling criteria. The utility of XCMS functionalities is demonstrated through the metabolomic analysis of bacterial stress response and the comparison of lymphoblastic leukemia cell lines.

Current therapies directed at controlling vascular abnormalities in cancers and neovascular eye diseases target VEGF and can slow the progression of these diseases. While the critical role of VEGF in development has been well described, the function of locally synthesized VEGF in the adult eye is incompletely understood. Here, we show that conditionally knocking out Vegfa in adult mouse retinal pigmented epithelial (RPE) cells, which regulate retinal homeostasis, rapidly leads to vision loss and ablation of the choriocapillaris, the major blood supply for the outer retina and photoreceptor cells. This deletion also caused rapid dysfunction of cone photoreceptors, the cells responsible for fine visual acuity and color vision. Furthermore, Vegfa deletion showed significant downregulation of multiple angiogenic genes in both physiological and pathological states, whereas the deletion of the upstream regulatory transcriptional factors HIFs did not affect the physiological expressions of angiogenic genes. These results suggest that endogenous VEGF provides critical trophic support necessary for retinal function. Targeting factors upstream of VEGF, such as HIFs, may be therapeutically advantageous compared with more potent and selective VEGF antagonists, which may have more off-target inhibitory trophic effects.

Photoreceptors are the most numerous and metabolically demanding cells in the retina. Their primary nutrient source is the choriocapillaris, and both the choriocapillaris and photoreceptors require trophic and functional support from retinal pigment epithelium (RPE) cells. Defects in RPE, photoreceptors, and the choriocapillaris are characteristic of age-related macular degeneration (AMD), a common vision-threatening disease. RPE dysfunction or death is a primary event in AMD, but the combination(s) of cellular stresses that affect the function and survival of RPE are incompletely understood. Here, using mouse models in which hypoxia can be genetically triggered in RPE, we show that hypoxia-induced metabolic stress alone leads to photoreceptor atrophy. Glucose and lipid metabolism are radically altered in hypoxic RPE cells; these changes impact nutrient availability for the sensory retina and promote progressive photoreceptor degeneration. Understanding the molecular pathways that control these responses may provide important clues about AMD pathogenesis and inform future therapies.

Intravitreal anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) therapy is the standard of care for diabetic macular edema (DME) and neovascular age-related macular degeneration (nAMD); however, vision gains and anatomical improvements are not sustained over longer periods of treatment, suggesting other relevant targets may be needed to optimize treatments. Additionally, frequent intravitreal injections can prove a burden for patients and caregivers. Angiopoietin-2 (Ang-2) has been explored as an additional therapeutic target, due to the involvement of Ang-2 in DME and nAMD pathogenesis. Recent evidence supports the hypothesis that targeting both VEGF and Ang-2 may improve clinical outcomes in DME and nAMD compared with targeting VEGF alone by enhancing vascular stability, resulting in reduced macular leakage, prevention of neovascularization, and diminished inflammation. Faricimab, a novel bispecific antibody that targets VEGF-A and Ang-2, has been evaluated in clinical trials for DME (YOSEMITE/RHINE) and nAMD (TENAYA/LUCERNE). These trials evaluated faricimab against the anti-VEGFA/B and anti-placental growth factor fusion protein aflibercept, both administered by intravitreal injection. In addition to faricimab efficacy, safety, and pharmacokinetics, durability was evaluated during the trials using a treat-and-extend regimen. At 1 year, faricimab demonstrated non-inferior vision gains versus aflibercept across YOSEMITE/RHINE and TENAYA/LUCERNE. In YOSEMITE/RHINE, faricimab improved anatomic parameters versus aflibercept. Reduction of central subfield thickness (CST), and absence of both DME and intraretinal fluid were greater in faricimab- versus aflibercept-treated eyes. In TENAYA/LUCERNE, CST reductions were greater for faricimab than aflibercept at the end of the head-to-head phase (0-12 weeks), and were comparable with aflibercept at year 1, but with less frequent dosing. CST and vision gains were maintained during year 2 of both YOSEMITE/RHINE and TENAYA/LUCERNE. These findings suggest that dual Ang-2/VEGF-A pathway inhibition may result in greater disease control versus anti-VEGF alone, potentially addressing the unmet needs and reducing treatment burden, and improving real-world outcomes and compliance in retinal vascular diseases. Long-term extension studies (RHONE-X, AVONELLE-X) are ongoing. Current evidence suggests that dual inhibition with faricimab heralds the beginning of multitargeted treatment strategies inhibiting multiple, independent components of retinal pathology, with faricimab providing opportunities to reduce treatment burden and improve outcomes compared with anti-VEGF monotherapy.

Abstract Subretinal fibrosis is associated with worse visual outcomes in patients with neovascular age-related macular degeneration. As there is a lack of optimal biomarkers and no method that directly detects collagen in the back of the eye, novel tools that monitor fibrosis-related changes in neovascular age-related macular degeneration are needed. Here, using two mouse models (the laser-induced choroidal neovascularization model, and the JR5558 mouse presenting with spontaneous subretinal neovascularization with fibrosis), we imaged active fibrotic lesions using fluorescently labeled collagen hybridizing peptides (CHPs), short peptides that bind to single α-chain collagen structures during collagen remodeling. JR5558 retinal pigment epithelium/choroid flat mounts showed CHP co-staining with fibrosis and epithelial mesenchymal transition-related markers; additionally, CHP histopathology staining correlated with in vivo CHP imaging. After laser-induced choroidal neovascularization, in vivo CHP binding correlated with laser intensity, histopathology CHP and fibronectin staining. Laser-induced choroidal neovascularization showed decreased CHP intensity over time in healing/regressing versus active scars in vivo, whereas increased CHP binding correlated with elevated fibrosis in JR5558 mouse eyes with age. In bispecific angiopoietin 2/vascular endothelial growth factor antibody-treated JR5558 mice, CHPs detected significantly decreased collagen remodeling versus immunoglobulin G control. These results demonstrate the first use of CHPs to directly image remodeling collagen in the eye and as a potential clinical optical biomarker of active subretinal fibrosis associated with ocular neovascularization.