《Osteoarthritis and Cartilage》：Screening of an FDA-approved drug library reveals MEK1/2 inhibitors block production of osteoarthritis mediators in activated human chondrocytes and synovial fibroblasts
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骨关节炎（OA）致病机制复杂，涉及炎症因子与软骨降解酶（如MMP-13）的协同作用。本研究通过高通量筛选FDA批准的2679种化合物，发现MEK1/2抑制剂（如 trametinib）能显著抑制激活的软骨细胞中MMP-13表达（>70%抑制率），同时促进糖胺聚糖（GAG）合成。机制研究表明MEK1/2抑制剂通过阻断MAPK信号通路及AP-1转录因子，抑制OA相关炎症因子（IL-6、TNF-α等）和软骨降解酶的产生。该研究首次证实MEK1/2作为OA治疗靶点的潜力，并发现PROTAC技术可高效降解MEK1/2。
菲利普·R·科里尔（Philip R. Coryell）|豪尔赫·G·费尔南德斯·达维拉（Jorge G. Fernandez Davila）|亚当·B·扬克（Adam B. Yanke）|肯尼斯·H·皮尔斯（Kenneth H. Pearce）|理查德·F·洛瑟（Richard F. Loeser）
美国北卡罗来纳大学教堂山分校医学院瑟斯顿关节炎研究中心（Thurston Arthritis Research Center, School of Medicine, University of North Carolina, Chapel Hill, NC, USA）
摘要
目的
本研究的目的是筛选FDA批准的化合物，以寻找潜在的能够改变骨关节炎（OA）病程的药物。
设计
使用了一个包含2679种化合物的FDA批准库，对这些化合物进行了高通量筛选（HTS），这些化合物用于激活由纤维连接蛋白片段（FN7-10）诱导的人类原代软骨细胞，以模拟骨关节炎的细胞表型。高通量筛选的检测指标是通过荧光探针测量的基质金属蛋白酶-13（MMP-13）的产生情况。后续测试包括剂量反应研究、测量软骨细胞糖胺聚糖（GAG）产生的合成代谢实验，以及化合物对软骨细胞和滑膜成纤维细胞产生的骨关节炎介质的影响。
结果
在高通量筛选中，有230种化合物能够抑制MMP-13的产生，且细胞毒性较低。丝裂原活化蛋白激酶（MEK1/2）抑制剂是抑制MMP-13产生效果最强且最有效的抑制剂之一，同时也是促进GAG产生的最强效因子。MEK1/2抑制剂曲美替尼（trametinib）能够增强COL2A1和ACAN的表达，并降低来自骨关节炎患者的软骨细胞中的MMP-13和IL-6水平。曲美替尼还能抑制软骨细胞和滑膜成纤维细胞培养液中促炎细胞因子和趋化因子的产生，包括CCL20、CCL7、LIF、CCL4、CXCL5、CCL5和TNF-α。信号通路分析显示，曲美替尼能够阻断FN7-10诱导的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和c-Fos的激活。抑制MAPK激活的转录因子AP-1可降低软骨细胞和滑膜成纤维细胞中的MMP-13和IL-6水平。一种能够降解MEK1/2的蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）也减少了骨关节炎的代谢和炎症标志物的产生。
结论
这些结果表明，MEK1/2可能是一个有潜力的骨关节炎治疗靶点。
部分内容摘录
引言
目前骨关节炎（OA）的药物治疗策略主要集中在缓解疼痛和炎症等症状上[1],[2]。然而，目前尚无任何疗法能够减缓或逆转关节组织的破坏和丧失。骨关节炎中的关节组织破坏是一个复杂的生物学过程，涉及多种促炎介质和降解基质的酶[1],[2]。针对降解软骨的酶（如基质金属蛋白酶（MMP））的特异性治疗策略...
免疫印迹
蛋白质浓度通过Qubit荧光仪（Invitrogen）和Qubit蛋白测定试剂盒（Invitrogen, Q33211）按照制造商提供的方案进行测量。收集处理过的培养基和蛋白质裂解液，并在每个泳道中加入等量的蛋白质进行免疫印迹，然后根据先前描述的方案进行检测[6]。
软骨细胞和滑膜成纤维细胞的分离与培养
正常软骨细胞是从已故捐赠者的距骨软骨中分离得到的...
在FDA批准的药物库中MEK1/2抑制剂富集度较高
为了识别能够抑制MMP-13产生的骨关节炎信号通路相关抑制剂，我们使用之前描述的高通量筛选平台（HTS），在用FN7-10激活的人类原代软骨细胞中筛选了2679种小分子（浓度为10 μM）。为了获得足够的细胞进行高通量筛选，我们从无骨关节炎病史的尸体捐赠者距骨中分离出软骨细胞。这些正常软骨细胞随后被FN7-10刺激，以诱导出类似骨关节炎的细胞表型...
讨论
对2679种FDA批准化合物在正常人类软骨细胞中的高通量筛选显示，MAPK/ERK、TGF-beta/SMAD和JAK/STAT信号通路中的靶点在模拟骨关节炎的体外模型中与FN7-10诱导的MMP-13产生有关。与其他激酶抑制剂相比，MEK抑制剂曲美替尼（trametinib）、塞卢米替尼（selumetinib）和科比替尼（cobimetinib）是抑制MMP-13产生效果最强的抑制剂，同时还能促进糖胺聚糖的生成。资金来源的作用
本研究得到了风湿病学研究基金会（Rheumatology Research Foundation）、美国国防部（US Department of Defense）以及约瑟夫·P·阿奇教授职位（Joseph P. Archie, Jr. Professorship）的资助。内容仅代表作者观点，不一定反映美国国防部的官方立场。作者贡献声明
菲利普·R·科里尔（Philip R. Coryell）参与了实验设计、数据收集与分析、手稿起草，并对整个研究工作负责。豪尔赫·G·费尔南德斯·达维拉（Jorge G. Fernandez Davila）参与了qPCR实验、数据解读和手稿审阅。肯尼斯·H·皮尔斯（Kenneth H. Pearce）提供了高通量筛选设备，协助获取化合物库、制备化合物板并参与数据解读。亚当·B·扬克（Adam B. Yanke）...写作过程中未使用人工智能辅助技术
写作过程中未使用任何人工智能辅助技术。利益冲突
作者菲利普·科里尔（Philip Coryell）、肯·皮尔斯（Ken Pearce）和理查德·洛瑟（Richard Loeser）在一项临时专利申请中列名，该申请涉及使用MEK抑制剂治疗骨关节炎。致谢
我们感谢北卡罗来纳大学骨科手术系提供的骨关节炎组织，以及“希望器官与组织捐赠网络”（The Gift of Hope Organ and Tissue Donor Network）和捐赠者家属提供的组织样本。同时感谢陈书芬（Shufen Chen）、布莱恩·哈迪（Brian Hardy）、里斯·泰勒（Reece Taylor）和莉拉·查尔德斯（Lilah Childers）提供的技术支持。
