Drug repurposing di teniposide e tipranavir: il ruolo di VEGF nella retinopatia diabetica

This thesis explores potential drug repositioning approaches for diabetic retinopathy (DR), focusing on inflammation, oxidative stress, and neovascularization as the central pathogenic axis. Starting from the clinical-molecular definition of DR and the description of retinal anatomy, the main pathophysiological mechanisms are highlighted: hyperglycemia, AGE/RAGE, PKC, polyol pathway, and hexosamine pathway, which lead to loss of the blood-retinal barrier, ischemia, and VEGF-mediated neovascularization. Considering the current therapeutic landscape, based on anti-VEGF, corticosteroids, laser, and surgery, the research questions the urgency of neuroprotective and early inflammation-modulating interventions. The thesis implements a drug repurposing strategy to identify P2X7 receptor inhibitor ligands as potential modulators of RD. In an in silico study with P2X7 structural data (closed conformation, PDB 6U9V), a screening of 10,000 FDA-approved drugs was conducted, followed by molecular docking (HTVS, SP, XP) and MM-GBSA validation. Teniposide and tipranavir emerged as promising candidates, showing affinity and potential antagonist activity on the human P2X7 receptor. In vitro analyses on human endothelial cells (HUVEC) evaluated cytotoxicity (MTT) and the impact on VEGF expression under simulated hyperglycemic conditions (PMA as PKC activator). The results indicate that, at optimal concentrations, both teniposide and tipranavir modulate the VEGF response in the presence of PMA, with teniposide significantly attenuating the PMA-induced increase in VEGF when co-administered. These data support the potential role of teniposide and tipranavir repositioning as innovative therapeutic approaches for RD, aiming not only to inhibit VEGF but also to modulate inflammation and the PKC/HuR pathways involved in regulating VEGF expression. The thesis also proposes an integrated path for future studies to further investigate the ATP-P2X7-PKCβ/HuR axis and evaluate therapeutic synergies targeting neuroprotection, stabilization of the blood-retinal barrier, and reduction of neovascularization, with potential clinical implications in early and advanced stages of RD.

La presente tesi esplora potenziali approcci di riposizionamento farmacologico per la retinopatia diabetica (RD), focalizzandosi sull’asse infiammatorio, lo stress ossidativo e la neovascolarizzazione come axis patogenetico centrale. A partire dalla definizione clinico-molecolare della RD e dalla descrizione dell’anatomia retinica, si evidenziano i principali meccanismi fisiopatologici: iperglicemia, AGE/RAGE, PKC, via dei polioli e via dell’esosamina, che conducono a perdita della barriera emato-retinica, ischemia e neovascolarizzazione mediata da VEGF. Considerando l’attuale panorama terapeutico, basato su anti-VEGF, corticosteroidi, laser e chirurgia, la ricerca si interroga sull’urgenza di interventi neuroprotettivi e modulativi dell’infiammazione precoce. La tesi implementa una strategia di drug repurposing per identificare ligandi inibitori del recettore P2X7 come potenziali modulatori della RD. In uno studio in silico con dati strutturali di P2X7 (conformazione chiusa, PDB 6U9V), è stato condotto uno screening su 10.000 farmaci FDA-approved, seguito da docking molecolare (HTVS, SP, XP) e validazione MM-GBSA. Teniposide e tipranavir emergono come candidati promettenti, mostrando affinità e potenziali attività antagoniste sul recettore P2X7 umano. Analisi in vitro su cellule endoteliali umane (HUVEC) hanno valutato la citotossicità (MTT) e l’impatto sull’espressione di VEGF in condizioni simulate di iperglicemia (PMA come attivatore PKC). I risultati indicano che, a concentrazioni ottimali, sia teniposide sia tipranavir modulano la risposta VEGF in presenza di PMA, con teniposide che, in co-trattamento, attenua significativamente l’aumento di VEGF indotto da PMA. Questi dati supportano il potenziale ruolo del riposizionamento di teniposide e tipranavir come approcci terapeutici innovativi per la RD, mirando non solo a inibire VEGF, ma anche a modulare l’infiammazione e le vie PKC/HuR coinvolte nella regolazione dell’espressione di VEGF. La tesi propone inoltre un percorso integrato di studi futuri per approfondire l’asse ATP-P2X7-PKCβ/HuR e valutare sinergie terapeutiche che mirino alla neuroprotezione, alla stabilizzazione della barriera emato-retinica e alla diminuzione della neovascolarizzazione, con potenziale ricaduta clinica in stadi iniziali e avanzati della RD.