Vectors derived from adeno-associated viruses (AAVs) have become important gene delivery tools for the treatment of many inherited ocular diseases in well-characterized animal models. Previous studies have determined that the viral capsid plays an essential role in the cellular tropism and efficiency of transgene expression. Recently, it was shown that phosphorylation of surface-exposed tyrosine residues from AAV2 capsid targets the viral particles for ubiquitination and proteasome- mediated degradation, and mutations of these tyrosine residues lead to highly efficient vector transduction in vitro and in vivo. Because the tyrosine residues are highly conserved in other AAV serotypes, in this study we evaluated the intraocular transduction characteristics of vectors containing point mutations in surface- exposed capsid tyrosine residues in AAV serotypes 2, 8, and 9. Several of these novel AAV mutants were found to display a strong and widespread transgene expression in many retinal cells after subretinal or intravitreal delivery compared with their wild-type counterparts. For the first time, we show efficient transduction of the ganglion cell layer by AAV serotype 8 or 9 mutant vectors, thus providing additional tools besides AAV2 for targeting these cells. These enhanced AAV vectors have a great potential for future therapeutic applications for retinal degenerations and ocular neovascular diseases.

Vectors based on adeno-associated virus serotype 2 (AAV2) have been used extensively in many gene-delivery applications, including several successful clinical trials for one type of Leber congenital amaurosis in the retina. Many studies have focused on improving AAV2 transduction efficiency and cellular specificity by genetically engineering its capsid. We have previously shown that vectors-containing single-point mutations of capsid surface tyrosines in serotypes AAV2, AAV8, and AAV9 displayed significantly increased transduction efficiency in the retina compared with their wild-type counterparts. In the present study, we evaluated the transduction characteristics of AAV2 vectors containing combinations of multiple tyrosine to phenylalanine mutations in seven highly conserved surface-exposed capsid tyrosine residues following subretinal or intravitreal delivery in adult mice. The multiply mutated vectors exhibited different in vivo transduction properties, with some having a unique ability of transgene expression in all retinal layers. Such novel vectors may be useful in developing valuable new therapeutic strategies for the treatment of many genetic diseases. Vectors based on adeno-associated virus serotype 2 (AAV2) have been used extensively in many gene-delivery applications, including several successful clinical trials for one type of Leber congenital amaurosis in the retina. Many studies have focused on improving AAV2 transduction efficiency and cellular specificity by genetically engineering its capsid. We have previously shown that vectors-containing single-point mutations of capsid surface tyrosines in serotypes AAV2, AAV8, and AAV9 displayed significantly increased transduction efficiency in the retina compared with their wild-type counterparts. In the present study, we evaluated the transduction characteristics of AAV2 vectors containing combinations of multiple tyrosine to phenylalanine mutations in seven highly conserved surface-exposed capsid tyrosine residues following subretinal or intravitreal delivery in adult mice. The multiply mutated vectors exhibited different in vivo transduction properties, with some having a unique ability of transgene expression in all retinal layers. Such novel vectors may be useful in developing valuable new therapeutic strategies for the treatment of many genetic diseases.

Glaucoma, the leading cause of irreversible blindness worldwide, is a neurodegenerative disease characterized by chronic axonal damages and progressive loss of retinal ganglion cells, with increased intraocular pressure (IOP) as the primary risk factor. While current treatments focus solely on reducing IOP, understanding glaucoma through experimental models is essential for developing new therapeutic strategies and biomarkers for early diagnosis. Our research group developed an ocular hypertension rat model based on limbal plexus cautery, which provides significant glaucomatous neurodegeneration up to four weeks after injury. We evaluated long-term morphological, functional, and vascular alterations in this model. Our results showed that transient ocular hypertension, lasting approximately one week, can lead to progressive increase in optic nerve cupping and retinal ganglion cells loss. Remarkably, the pressure insult caused several vascular changes, such as arteriolar and venular thinning, and permanent choroidal vascular swelling. This study provides evidence of the longitudinal effects of a pressure insult on retinal structure and function using clinical modalities and techniques. The multifactorial changes reported in this model resemble the complex retinal ganglion cell degeneration found in glaucoma patients, and therefore may also provide a unique tool for the development of novel interventions to either halt or slow down disease progression.

Abstract Cryptococcus gattii is a saprophytic basidiomycete that grows in the environment and can cause systemic cryptococcosis. Ocular cryptococcosis causes blindness and is commonly associated with central nervous system (CNS) infection. Toll-like receptor 9 (TLR9) can control cryptococcosis and another mycosis. Here, using C57BL/6 TLR9 knockout mice (TLR9-/-), we evaluated the role of TLR9 signaling in ocular involvement during systemic C. gattii-infection. We observed ocular impairment and found a high fungal burden in the retina, vitreous humor (VH), and optic nerve (ON) of TLR9-/- mice three weeks after infection. Capsular polysaccharide glucuronoxylomannan (GXM) deposition, astrogliosis and morphological alterations in retina lead to progressive blindness of TLR9-/- mice. The phenomenon observed in our work has not yet been explored in a murine model. These results contribute to the understanding of the role of TLR9 during ocular cryptococcosis. Therapies using TLR9 agonists may be important for the treatment of ocular cryptococcosis.