Lorecivivint

核心摘要：骨关节炎（Osteoarthritis, OA）影响全球超5亿人口，是第四大致残原因，却至今没有能够逆转疾病进程的药物。2023年2月，南方科技大学肖国芝团队在信号转导领域顶级期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》（STTT，IF≈39）发表重磅综述，系统拆解了OA从流行病学到致病信号通路的完整图景：Wnt/β-catenin、NF-κB、AMPK、mTOR、HIFs、黏着斑、TGFβ/BMP、FGF八大通路如何协同失控，MMPs、ADAMTS、PRG4等分子如何执行软骨破坏，以及Lorecivivint、Sprifermin、二甲双胍等疾病修饰性骨关节炎药物（DMOAD）的临床进展。本文以这篇被引900余次的综述为主线，结合最新临床数据，为科研与产业读者绘制一张"从机制到靶点、从靶点到药物"的完整路线图。  5.3亿 2019年全球OA患者数（GBD 2019） 1.33亿 中国OA患者数（全球第一，占世界1/4） 4600亿美元 美国年OA相关医疗费用（2019年） 引言：一场关于"磨损"的认知革命 在绝大多数人的认知里，骨关节炎是"骨头磨坏了"——像一台用久了的机器，零件磨损、关节报废，最后只能换一个人工关节。这个朴素的理解支撑了OA治疗几十年的基本逻辑：疼了吃止痛药，磨狠了打玻璃酸钠，彻底坏了就换关节。 然而，2023年发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上的这篇重磅综述，开篇就颠覆了这个认知：OA不再是单纯的"机械磨损性疾病"，而是一个由滑膜关节内所有组织——软骨、软骨下骨、滑膜、韧带、脂肪垫——共同参与的"慢性全关节疾病"，其源头是滑膜关节组织的生化和细胞改变。 这个认知转变的意义是革命性的：如果OA是一种由异常信号通路驱动的"分子疾病"，那么它就存在被"靶向阻断"的可能——这正是疾病修饰性骨关节炎药物（Disease-Modifying Osteoarthritis Drugs, DMOAD）研发的底层逻辑，也是全球制药巨头投入数百亿美元追逐的圣杯。 这篇综述由南方科技大学医学院肖国芝教授团队（共同一作姚青、吴晓豪、陶楚、龚玮媛等）与华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科合作完成，系统整合了532篇参考文献，从流行病学、发病机制、信号通路到临床试验进行了全链条梳理。自2023年2月发表以来，已被引用900余次，成为OA机制研究领域公认的"必读文献"。本文将以这篇综述为骨架，结合2024-2026年最新临床进展，为读者呈现一条从"致病通路"通向"治疗靶点"的完整路径。 一、流行病学：一份越来越沉重的"疾病账单" 理解OA的严重性，先从数字说起。 1. 全球患病率：每14个人里就有1个 全球疾病负担研究（GBD）的数据显示，2017年全球OA患者约3亿例，到2019年已激增至5.3亿例，两年间增加近80%。年龄标化患病率从1990年的6173.38/10万上升至2019年的6348.25/10万——这不是简单的"人口老龄化"可以解释的，其背后是肥胖流行、久坐生活方式和关节损伤增加等多重因素叠加。 OA存在显著的性别与年龄差异：2019年全球女性患者（3.174亿）明显多于男性（2.104亿），绝经后女性尤其高发；患病率在60-64岁达到峰值。从地区分布看，东亚是全球负担最重的区域（1.373亿例），其次是南亚（7560万例）和西欧（5700万例）。 中国视角：中国是全球OA患者最多的国家——2019年达1.3281亿例，1990至2019年增幅高达156.58%。国内各关节患病率排序：腰椎OA（25.03%）> 膝OA（21.51%）> 颈椎OA（20.46%）；2018年症状性膝OA患病率约17%（男性12.3%，女性22.2%），农村高于城市。膝OA十年平均发病率达25.2/1000人年——意味着每年每1000名中国成年人中，就有25人新发膝OA。 发病率维度：2017年全球新发OA约1490万例，年龄标化发病率（ASIR）为181.2/10万人年，较1990年上升8.2%。女性在手、足、膝OA的发病率更高，男性则在肩、颈椎OA占优；发病率峰值出现在55-59岁。 2. 疾病负担：不仅是疼痛，更是财政黑洞 OA是全球第四大致残原因。伤残损失健康生命年（YLDs）从2017年的约960万激增至2019年的1890万。经济层面，以美国为例：2019年OA相关全因医疗费用高达约4600亿美元；OA患者的人均年医疗总费用是非OA人群的4倍（14,521美元 vs 3,629美元）。这还不包括生产力损失等间接成本。 更严峻的现实是：全球关节置换手术以每年约10%的速度增长，其中95%用于OA患者。而人工关节的寿命只有15-20年，年轻患者往往面临"二次置换"的困境。换言之，用"换关节"作为OA的终极方案，无论从临床还是经济学角度都难以为继——这正是DMOAD药物研发的迫切性所在。 3. 危险因素：可防可控的"前半程" 综述系统梳理了五大危险因素，其中多数是可干预的： 年龄 最显著风险细胞衰老+SASP线粒体氧化应激 性别 女性易感绝经后激素骤降软骨更薄 肥胖 机械负荷+脂肪因子抵抗素/瘦素/脂联素TNF-α/IL-1/IL-6 创伤 创伤性OA占12-42%创伤关节风险×5高强度运动 遗传 GWAS 82万人100个SNVs77个效应基因 肥胖尤其值得关注——它不仅是"压坏"关节的机械因素，更是"毒化"关节的代谢因素：脂肪组织释放的抵抗素、内脂素、瘦素、脂联素等"脂肪因子"以及TNF-α、IL-1、IL-6等炎症因子可直接进入关节，激活炎症通路。这也解释了为何减重是OA治疗中证据等级最高的基础干预之一。 遗传方面，基于超82万人的GWAS荟萃分析在11种OA亚型中确定了约100个独立相关的单核苷酸变异（SNVs）和77个潜在效应基因——这些位点正成为"精准OA"分层研究的起点。 值得注意的是，综述明确指出OA的患病率增长超出了人口老龄化可解释的范围——美国膝OA患病率自1950年代以来增加了2.1倍。这意味着我们面对的不是一个"老化宿命"，而是一个可干预、可预防的公共卫生问题。 二、全关节疾病：软骨不是唯一的主角 如果只用一个词概括这篇综述的机制内核，那就是"全关节（whole-joint）"。OA的病理改变横跨滑膜关节的每一个组织，且各组织之间存在恶性循环的"对话"。 1. 关节软骨：战场中央 软骨细胞是关节软骨中唯一的细胞类型，它们的生死状态决定了软骨的命运。综述指出，OA软骨中细胞死亡显著增加，且死亡方式呈现"四重奏"：凋亡（最早被研究的经典死亡方式）、自噬（早期促存活、晚期促死亡的双面角色）、铁死亡（铁依赖性脂质过氧化驱动的坏死）和焦亡（由促炎因子触发的炎症性死亡）。四种死亡方式相互交织，共同加速软骨细胞耗竭。 与此同时，存活下来的软骨细胞发生了"身份迷失"——异常肥大分化。正常状态下，软骨细胞维持静息表型，合成II型胶原和蛋白聚糖；而在OA中，它们被重新编程为"肥大样"表型，开始表达X型胶原（COL10A1）、MMP13等分解基因——这是OA发生发展的关键事件，也是后面将要详述的RUNX2转录因子的"杰作"。 2. 软骨下骨：从"骨质疏松"到"骨硬化"的两段式剧本 软骨下骨是软骨的"地基"，其病变呈现明确的时间相性：早期OA以骨重塑增加、骨密度降低、骨矿化减少为特征，骨孔隙率和血管侵入增加——此时软骨下骨变得"脆弱"；晚期OA则骨重塑减少、骨密度增加，软骨下骨逐渐硬化。这种"先松后硬"的演变，导致软骨承受的应力环境持续恶化，形成"地基沉降压坏路面"的正反馈。 3. 滑膜：低度炎症的"点火装置" 超过50%的OA患者在疾病早期和晚期均可检测到低度滑膜炎症。早期表现为滑膜衬里肥大增生、血管生成增加、低度炎症和纤维化；晚期则可见高水平巨噬细胞浸润的滑膜炎。滑膜炎症不仅是"旁观者"，它分泌的IL-1β、TNF-α等炎症因子直接驱动软骨分解代谢——这解释了为何针对炎症通路的药物（如IL-1抑制剂）在OA治疗中备受关注。 此外，韧带与肌腱的不稳定、髌下脂肪垫（IPFP）的异常，也作为全关节病变的一部分被综述纳入讨论。关节，从来不是一块孤立的软骨。 机制主线总结：OA的全关节病理可概括为一条因果链——细胞应激（衰老/肥胖/创伤/机械应力）→ 信号通路失控（Wnt、NF-κB、mTOR等激活，AMPK、HIF-1α失活）→ 软骨细胞肥大分化与死亡（凋亡/焦亡/铁死亡）→ 分解代谢酶释放（MMPs、ADAMTS）→ 软骨基质降解与软骨下骨重塑 → 全关节功能障碍。理解这条链条上的每一个"开关"，就是理解OA治疗靶点的全部。 三、六大致病信号通路 如果说OA是一首走向"崩坏"的交响乐，那么信号通路就是琴键。健康状态下，各通路协同奏响"合成代谢"的旋律；OA状态下，部分琴键被过度按下（Wnt、NF-κB、mTOR、HIF-2α），部分琴键被松开（AMPK、HIF-1α），乐章彻底走调。综述的核心贡献，就在于为每条通路标注了它在OA中的"音准"与"调音"方式。 1. Wnt/β-catenin：平衡的艺术 Wnt通路是OA机制研究中最"拧巴"的一条通路：适度激活对维持健康软骨必不可少，过度激活则直接推动OA进展。 在OA软骨细胞中，β-catenin显著上调，激活经典Wnt通路，促进软骨破坏。动物实验提供了铁证：利用Col2a1-CreERT2系统在成年小鼠软骨细胞中诱导性激活β-catenin，可导致膝关节、髋关节和颞下颌关节出现严重的软骨破坏和OA样表型。机制层面，Wnt靶基因WISP-1在OA滑膜和软骨中高表达，可独立于IL-1诱导MMPs和聚集蛋白聚糖酶的产生，直接降解软骨基质。 但"一刀切"抑制Wnt同样危险：Wnt16被发现具有保护作用，其缺失导致小鼠DMM手术后软骨降解更严重；抑制β-catenin活性的ICAT同样导致软骨降解。这说明Wnt通路像一根琴弦——松了没声音，紧了会断。治疗策略必须追求"精细调音"而非"暴力静音"。 正是基于这一逻辑，Lorecivivint（SM04690）成为全球首个进入临床试验的Wnt通路抑制剂：它通过抑制CLK2和DYRK1A激酶来失活β-catenin通路，同时兼具抗炎与促软骨合成代谢作用。该药已于2015年启动I期临床，2022年11月进入III期（NCT05603754），是目前距离上市最近的DMOAD候选药物之一。此外，小分子抑制剂XAV-939、C113在动物模型中经关节腔注射可减轻OA表型，为临床转化储备了弹药。 2. NF-κB：炎症风暴的中心 如果说Wnt通路是OA的"推手"，NF-κB就是OA炎症的"发动机"。它可被TNF-α、IL-1β等促炎因子、纤维连接蛋白片段以及机械应力激活，一旦启动便展开"集团作战"：诱导MMPs（MMP1/2/3/7/8/9/13）和ADAMTS4/5等降解酶大量分泌；促进PGE2、NO、COX2等炎症介质合成；还能激活下游转录因子HIF-2α、RUNX2，进一步放大分解代谢——构成一个自我强化的炎症闭环。 临床上，靶向NF-κB上游炎症因子的尝试经历了不少波折：TNF抑制剂（阿达木单抗、依那西普）在手OA临床试验中未能改善疼痛；IL-1抑制剂（AMG108、ABT-981）也以阴性结果告终。但希望的信号来自"意外发现"：IL-1β单抗Canakinumab在心血管疾病试验中意外降低了受试者的关节置换率，目前其膝OA关节腔内注射方案已进入II期临床（NCT04814368）——"老药新用"的思路正在被重新激活。 NF-κB还与Hippo-YAP通路存在交互，提示未来联合靶向策略的空间。对产业界的启示是：单靶点抗炎在OA中可能不够，炎症与分解代谢的"双保险"抑制或许是更优解。 3. AMPK：能量代谢的守护者（保护性通路） AMPK是细胞能量感受器，在OA中扮演"守护者"角色。综述指出，OA软骨细胞中AMPKα的T172位点磷酸化显著减少，活性下降，进而引发连锁反应：线粒体功能障碍、ROS过量产生、自噬受抑（ULK1活性降低）、NF-κB炎症通路增强——能量代谢危机直接转化为炎症与分解代谢。 这个发现带来一个极具产业价值的机会：二甲双胍，这个年销售额曾达百亿美元的经典降糖药，作为AMPK激活剂，正被综述列为"最有前景的OA候选药物"之一。动物实验显示二甲双胍可通过AMPK通路抑制炎症、调节自噬、减轻氧化应激并缓解疼痛；回顾性临床研究也提示其对肥胖OA患者的长期膝关节预后有益。若前瞻性试验证实其效果，"老药新用"将大幅降低DMOAD的研发成本与周期。此外，AICAR、A-769662等AMPK激动剂在实验中同样显示软骨保护作用。 4. mTOR：自噬的闸门（致病性通路） 与AMPK相对的是mTOR——在OA软骨中活性上调的"致病琴键"。mTORC1激活促进软骨细胞肥大分化、抑制自噬；软骨特异性敲除mTOR可保护小鼠免受DMM诱导的OA；软骨下骨中的mTORC1激活则促进骨硬化和CXCL12分泌，加剧病变。AMPK与mTOR这对"油门与刹车"，共同把守着自噬这一细胞自我修复机制。 治疗层面，经典mTORC1抑制剂雷帕霉素在动物模型中通过激活自噬显著减轻OA严重程度，早期关节腔内注射被认为是潜在策略。值得一提的是，二甲双胍与雷帕霉素分别从"激活AMPK"和"抑制mTOR"两个方向殊途同归——都指向恢复自噬、抑制肥大分化。 5. HIF-1α与HIF-2α：一对"双胞胎"的博弈 低氧诱导因子（HIF）家族在OA中的角色堪称"一体两面"：HIF-1α是保护者，HIF-2α是破坏者。 HIF-1α在正常软骨中通过抑制Wnt信号和MMP13表达维持软骨完整性，在OA早期下调、晚期反而上调；它还能通过促进线粒体自噬减轻细胞凋亡。而HIF-2α在OA软骨中显著上调，直接诱导Runx2和分解代谢基因（MMP1/3/13、ADAMTS4、NOS2）表达，是软骨破坏的直接"推手"——HIF-2α杂合敲除小鼠对OA表现出抵抗性。 这一"双胞胎"结构给药物研发出了道难题：PHD2抑制剂（如TM6008）虽可激活HIF通路，但会同时放大HIF-1α的有益作用和HIF-2α的有害作用，是典型的"双刃剑"。综述因此提出联合策略——PHD2抑制剂与特异性HIF-2α抑制剂联用，或者使用白藜芦醇、YC-1等可间接抑制HIF-2α的化合物，在小鼠模型中已证实可阻止OA进展。 6. 黏着斑通路与Kindlin-2：机械应力的"传感器" 关节是全身承受机械负荷最重的器官，而细胞感知机械应力的核心装置就是黏着斑（focal adhesion）。综述特别关注黏着斑蛋白Kindlin-2——它在健康成年关节软骨细胞中高表达，而在OA软骨细胞中显著缺失。Kindlin-2的缺失通过激活Stat3磷酸化并上调转录因子Runx2，促进软骨细胞肥大和分解代谢。 这条通路的价值在于它把"力学"与"生化"连接起来：异常负荷→黏着斑信号异常→Runx2上调→分解代谢。这也解释了为何"运动处方"与"减重"能在机制层面延缓OA——它们直接作用于这条通路的输入端。对于新药研发，Kindlin-2及其下游Stat3-Runx2轴是尚待开发的处女地。 7. TGFβ/BMP与FGF：修复与破坏的"阴阳" TGF-β超家族与FGF家族在关节稳态中扮演"双面胶"角色，其效应的方向高度依赖受体选择与病理环境。 生理状态下，TGF-β通过Smad2/3通路维持软骨稳态、促进II型胶原与蛋白聚糖合成；但在OA的异常环境中，TGF-β信号发生"偏移"，与Wnt等通路交叉对话，反而参与软骨下骨异常重塑与骨赘形成。BMP家族（如BMP-2/7）既有促软骨形成潜力，也可能参与异常骨化——浓度与时机决定一切。这一复杂性提示：TGF-β/BMP轴上的药物开发必须精准控制信号方向，TGF-β I型受体（ALK5）抑制剂等策略正处于临床前探索阶段。 FGF家族中，FGF2通常被认为是分解代谢因子，而FGF18则是目前最受瞩目的合成代谢因子——它通过FGFR3受体刺激软骨细胞增殖与基质合成。其重组蛋白Sprifermin已成为DMOAD领域全球进展最快的候选药物之一（详见后文临床章节），其IIb期FORWARD试验数据为"软骨再生"提供了迄今最强的证据。 8. RUNX2：肥大分化的"总开关" 如果说各条通路是"指挥系统"，RUNX2就是它们的共同"执行终端"。这个转录因子是软骨细胞肥大分化的关键驱动者，在OA中表达上调，直接诱导MMP13、ADAMTS5等分解酶和COL10A1肥大标志物的表达。 更关键的是，RUNX2是多个致病通路的汇聚点：NF-κB激活它，HIF-2α直接诱导它，Kindlin-2缺失也通过Stat3上调它。这意味着无论上游哪条通路失控，最终都汇聚到RUNX2介导的肥大分化与基质降解。从药物研发角度，直接靶向RUNX2（或阻断其与共激活因子的互作）有望实现"一石多鸟"——当然，这也要求极高的特异性，以避免干扰正常的成骨分化。 四、破坏与润滑：软骨基质降解的"最后执行者" 信号通路的失控最终要落实到"拆房子"的分子上。综述用专门篇幅梳理了软骨基质降解的三大分子家族： MMPs（基质金属蛋白酶）：MMP1/2/3/7/8/9/13等是降解II型胶原和蛋白聚糖的主力，其中MMP13被认为是"罪魁祸首"——它特异性地切割II型胶原的三螺旋结构，是软骨破坏的标志性事件。MMP表达受NF-κB、Wnt等通路调控，是上述信号通路的"执行爪牙"。 ADAMTS/ADAMs（聚蛋白聚糖酶）：ADAMTS4和ADAMTS5是降解聚集蛋白聚糖（aggrecan）的主要酶类，在OA早期即发挥作用——聚蛋白聚糖是软骨弹性和抗压性能的来源，它的丢失是OA最早期的分子事件之一。ADAMTS5敲除小鼠可抵抗OA诱导，使其成为重要靶点，但广谱MMP抑制剂此前因肌肉骨骼毒性等副作用在临床试验中折戟，提示靶点选择性至关重要。 PRG4（润滑素/Lubricin）：与"拆房子"的酶相对，PRG4是"保护膜"——由关节软骨表层细胞和滑膜细胞分泌的润滑糖蛋白，维持关节表面低摩擦并保护软骨。综述提到Wnt16缺失小鼠在DMM术后软骨降解加重，同时伴随润滑素表达减少，揭示了"Wnt16-润滑素"轴对关节表面的保护作用。PRG4的丢失与OA进展相关，补充重组润滑素或促进其内源表达，是软骨保护的潜在策略。 这三类分子的"攻守失衡"——MMPs/ADAMTS的进攻增强，PRG4的防守减弱——是软骨基质降解的直接原因，也是所有上游通路干预的最终落点。 五、临床治疗现状：从"对症"到"对因"的艰难跨越 综述直言不讳地指出："长期以来，OA的临床治疗聚焦于改善疼痛症状，而非减缓疾病进展。"这正是OA药物研发困境的根源——全球尚无一款获批的DMOAD。 1. 现有治疗体系的"天花板" 当前临床治疗可归纳为四个层级：基础干预（减重、运动、理疗）→ 口服药物（对乙酰氨基酚、NSAIDs）→ 关节腔注射（糖皮质激素、透明质酸）→ 终末期手术（关节置换）。这些手段的共同局限是只止痛、不修软骨：NSAIDs长期使用有心肾与消化道风险；糖皮质激素关节腔注射短期有效但可能加速软骨退变；透明质酸粘弹补充存在争议；而关节置换以每年10%的速度增长，2025年全球市场规模已超250亿美元，却是"最后的无奈之选"。 值得强调的是，OA治疗策略正在发生范式转移——"在软骨大面积破坏之前，尽早预防、阻止或延缓疾病进展"成为新的共识。这意味着DMOAD不仅要改变结构（MRI软骨厚度），更要改变结局（推迟关节置换）。 2. DMOAD候选药物的"全球竞速" 综述梳理的DMOAD候选管线，几乎覆盖了前述每一条信号通路。以下按证据强度逐一拆解： 候选药物 靶点/机制 临床阶段与关键数据 Lorecivivint(SM04690) CLK2/DYRK1A双激酶抑制→Wnt/β-catenin失活 全球首个Wnt通路抑制剂；2015年入I期，2022年11月入III期（NCT05603754）；IIb期显示疼痛与功能改善趋势 Sprifermin(rhFGF18) FGF18→FGFR3激活促软骨细胞增殖/基质合成 FORWARD IIb期（549人）：100μg每6个月×2年，总股胫软骨厚度显著增加（剂量依赖），5年随访结构获益持续；高危亚组疼痛获益显著（WOMAC -8.75 vs 0.97） Canakinumab IL-1β单抗 心血管试验中意外降低关节置换率；膝OA关节腔内注射II期（NCT04814368）进行中 二甲双胍 AMPK激活（老药新用） 动物实验：抑制炎症/恢复自噬/减轻疼痛；回顾性研究：肥胖OA患者长期膝预后获益 雷帕霉素 mTORC1抑制→恢复自噬 小鼠DMM模型显著减轻OA；早期关节腔注射策略探索中 阿达木单抗依那西普 TNF-α抑制剂 手OA临床试验（12周/24周）均未显示疼痛改善——教训：单一炎症靶点不足 AMG108ABT-981 IL-1α/β抑制剂 膝OA临床试验均阴性——佐证OA炎症的"多通路冗余"特性 3. 再生医学：细胞治疗、外泌体与基因治疗 如果说小分子DMOAD是"修复琴键"，再生医学则是"更换琴师"——通过补充具备修复能力的细胞或生物活性因子，从源头重建关节稳态。这一方向与中国细胞治疗产业高度相关，也是天松生物重点布局的领域。 间充质干细胞（MSC）：MSC治疗OA的循证体系正在快速积累。其作用机制包括：免疫调节（抑制滑膜炎症）、旁分泌（分泌生长因子与抗炎细胞因子）、分化为软骨细胞（存争议）以及抑制软骨细胞凋亡。全球已有数十项MSC治疗膝OA的临床试验，中国在该领域处于全球第一梯队——干细胞治疗OA已被纳入中国首批生物医学新技术临床研究备案项目。不过，MSC治疗的异质性（供体、批次、剂量）仍是产业化最大挑战，这与天松在UC-MSC外泌体批次间质量控制上的探索高度同频。 外泌体：作为MSC旁分泌的主要执行者，外泌体正成为"无细胞治疗"（cell-free therapy）的明星。与活细胞相比，外泌体具备免疫原性低、可冻干储存、批次可控性更好、无致瘤风险等优势。全球范围内，外泌体治疗OA的管线已从临床前快速推进至IND阶段——2025年中国首个外泌体IND（思德克索STX11101，脂肪MSC外泌体）获批，标志着外泌体药物正式进入监管通道；日本湘南镰仓医院已率先将外泌体治疗OA推向商业化处方（55万日元/次）。尽管外泌体治疗OA的临床证据仍处于早期（多为I/II期小样本），但其"多靶点、低免疫原性、可规模化"的特性，与OA"多通路冗余"的病理特征天然契合，被产业界视为最有希望的DMOAD方向之一。 基因治疗：通过病毒载体或非病毒载体在关节内递送治疗基因（如IL-1Ra、TGF-β1、FGF18等），实现"一次注射、长期表达"。TissueGene-C（TG-C）通过转染软骨细胞过表达TGF-β1，已在II期试验中改善OA患者功能评分。基因治疗的长效优势显著，但安全性（载体免疫原性、插入突变风险）与制造成本是产业化瓶颈。 六、启示：从"通路地图"到"产业坐标" 这篇综述对科研与产业的价值，不仅在于梳理机制，更在于提供了一套"靶点优先级"的坐标系。站在中国细胞治疗与外泌体产业的角度，我们可以提炼出五条具有直接指导意义的启示： 启示一：OA的"多通路冗余"决定了单靶点小分子必然艰难。TNF抑制剂、IL-1抑制剂的接连失败，与sprifermin、Lorecivivint的"部分成功"，共同说明一个道理：OA是系统性疾病，单一靶点的"精确制导"难以覆盖全部病理。这恰恰是多组分生物制品（外泌体、细胞）的结构性优势——一个外泌体同时携带miRNA、蛋白、脂质，可同时作用于Wnt、NF-κB、AMPK等多条通路，与OA的复杂病理天然匹配。 启示二："结构终点"与"症状终点"的错位是DMOAD最大监管挑战。sprifermin 5年随访显示MRI软骨厚度获益持续，但WOMAC症状改善仅在"高危亚组"中达到临床意义——结构改善≠症状改善，这是整个DMOAD领域（包括外泌体）必须直面的证据策略问题。未来的临床设计需借鉴sprifermin经验，聚焦KL 2-3级、有症状的"高危亚组"，同时纳入关节置换延迟等硬终点。 启示三：AMPK/mTOR轴为"老药新用"与"代谢干预"打开窗口。二甲双胍与雷帕霉素的临床前数据提示，恢复细胞自噬与能量稳态可能是性价比极高的OA干预路径。对于外泌体研发，这意味着富集特定miRNA（如靶向AMPK/mTOR轴的miRNA）的工程化外泌体，可能成为"天然组分+精准载荷"的下一代产品方向——这也与天松Top 50 miRNA表达分析的布局相呼应。 启示四：机械应力-黏着斑-Kindlin-2轴提示"物理干预"的机制价值。运动处方、减重、支具等非药物干预并非"没有机制"，而是直接作用于OA病理链的输入端。对产业界而言，将"力学干预"与"生物干预"结合（如运动康复+外泌体注射）可能产生协同效应，值得在临床前模型中验证。 启示五：中国OA人群数据与备案制为本土创新提供了"近水楼台"。中国1.33亿OA患者、全球最快的患病率增速，叠加生物医学新技术临床研究备案制度与IND双轨通道，使中国成为全球最大的OA细胞治疗试验场。从机制研究（如RUNX2靶点）到产品开发（外泌体、MSC），本土企业完全有机会在DMOAD赛道上实现"从跟跑到领跑"。 小结：OA治疗正站在"从对症到对因"的历史拐点 这篇STTT综述用532篇文献告诉我们三件事：第一，OA是5.3亿人（中国占1.33亿）的全关节分子疾病，不是简单的"磨损"；第二，Wnt、NF-κB、AMPK、mTOR、HIFs、黏着斑、TGFβ/BMP、FGF八大通路与RUNX2、MMPs、ADAMTS、PRG4等分子共同构成了可干预的靶点网络；第三，全球DMOAD竞速已进入III期阶段——sprifermin证实了"软骨可再生"，Lorecivivint验证了"Wnt可成药"，而二甲双胍提示"老药新用"的捷径。 对中国的细胞治疗与外泌体产业而言，这是最好的时代：机制地图已绘就，监管通道已打开（首个外泌体IND获批、日本商业化处方落地），而最庞大的患者群体就在脚下。下一个5年，谁能在"通路理解×产品工程×临床证据"三要素上同时领先，谁就有机会把"5亿人脚下的沉默杀手"改写为"可防可治的慢性病"。 参考文献 [1] Yao Q, Wu X, Tao C, et al. Osteoarthritis: pathogenic signaling pathways and therapeutic targets. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):56. doi:10.1038/s41392-023-01330-w. (PMID: 36737426) [2] Hunter DJ, Bierma-Zeinstra S. Osteoarthritis. Lancet. 2019;393(10182):1745-1759. [3] Long H, et al. Prevalence trends of site-specific osteoarthritis from 1990 to 2019: findings from the Global Burden of Disease Study 2019. Arthritis Rheumatol. 2022;74(7):1172-1183. [4] Hochberg MC, Guermazi A, Guehring H, et al. Effect of intra-articular sprifermin vs placebo on femorotibial joint cartilage thickness in patients with osteoarthritis: the FORWARD randomized clinical trial. JAMA. 2019;322(14):1360-1370. [5] Eckstein F, Hochberg MC, Guehring H, et al. Long-term efficacy and safety of intra-articular sprifermin: 5-year FORWARD study results. Ann Rheum Dis. 2021;80(10):1332-1339. [6] Roemer FW, et al. 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摘要 膝骨关节炎（Knee Osteoarthritis，KOA）是一种以膝关节结构退行性改变或创伤性结构损伤为特征的疾病，致残率高，临床对新药研发的需求迫切。本文总结KOA药物概况，结合已上市药物的研究案例，以及文献信息，梳理并探讨KOA的药效学动物模型的特点，在此基础上提出KOA药物非临床药效学研究中的考虑。对于KOA新药非临床药效学评价，应结合品种自身特点开展科学合理的设计，需关注动物模型选择的科学性与合理性，包括种属、品系、年龄、性别和模型病理特征等，需考虑组织病理学、影像学、行为学及生物标志物等多维度评价指标设计。 关键词 膝骨关节炎；药效学；疾病模型；动物模型 膝骨关节炎（Knee Osteoarthritis，KOA）是一种常见的慢性、进行性的退行性关节疾病，是骨关节炎（Osteoarthritis，OA）中最常见的一个类型，常见于中老年人群，其影响生活质量，且致残率高，随着人口老龄化，其引起的社会和家庭负担将进一步加重。药物干预在KOA的整体管理中占据重要地位，但是临床上主要以对症镇痛、抗炎为主，缺乏能有效地控制症状、延缓疾病进程的药物。这一未被满足的临床需求使得新药研发尤为迫切。近年来随着对疾病认识的深入、药物开发技术手段的进步，KOA成为药物开发的一个重要方向，如针对软骨退变的疾病改善药的推进、细胞/基因疗法进入该适应证领域、基于药物递送技术的改良药物、中药新药的开发等。在这种情况下，科学可靠的非临床药效学研究在推动KOA新药开发、提高成功率方面发挥重要作用。本文通过文献调研，重点对KOA动物模型进行了综述，在此基础上，提出KOA药物非临床药效学研究方面的一些考虑，期望能为此类药物研发提供一些参考信息。 1 KOA概述 OA是一种全关节、异质性疾病，以关节软骨损害为主要病理改变，可累及滑膜、韧带、软骨下骨及周围骨组织。膝关节是OA最常受累的关节。KOA主要表现为受累关节疼痛、僵硬和活动受限，部分患者伴有关节肿胀，伴发焦虑、抑郁情绪及睡眠障碍，最终导致患者生活质量下降及身体残疾。KOA的发生与年龄、性别等因素有密切相关性，常见于中老年人群，发病率随年龄增长而逐步增加，女性发病率高于男性。肥胖和骨代谢异常也是KOA发生与发展的重要影响因素。该病的发生发展是系统性因素与局部因素共同作用的结果，其发病机制涵盖生物力学改变、代谢异常、炎症反应及遗传因素等多个方面。KOA的总体治疗目标是减轻患者疼痛，改善关节功能和生活质量，延缓关节结构病变进展，避免关节畸形和残疾，保证用药安全，避免过度治疗。 由于疾病的高异质性，单一的治疗方法无法有效地治疗所有类型的OA。进行有效的疾病分型有利于选择有针对性的药物。现阶段，KOA的分型主要依据疾病风险因素、临床症状、影像学、生物标志物等进行区分，或依据疾病的分子特征区分内型。基于病理机制和主要病变组织的分型维度（也分为病理驱动型），可分为骨驱动型、滑膜驱动型、损伤或软骨驱动型，这些亚型的症状或影像学进展各不相同，可能需要特定的治疗药物。近年来，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）的快速发展为KOA的分型创造了条件，根据快速骨关节炎磁共振程度评分（Rapid Osteoarthritis MRI Eligibility Score，ROAMES）分为5种结构亚型：炎症型、软骨下骨型、半月板/软骨型、萎缩型与肥厚型。各亚型在滑膜炎症程度、关节积液、半月板损伤、软骨缺损、骨赘形成、骨髓水肿以及疼痛等方面均存在差异。不同分型KOA的药物治疗重点不同，这成为不同药物的开发方向。例如，炎症型KOA的主要特征为大量关节腔积液及Hoffa滑膜炎，其与KOA患者的非负重性疼痛、夜间痛或持续性疼痛密切相关，大量滑膜积液或重度Hoffa滑膜炎亦与软骨丢失密切相关，同时亦是加速型KOA和全膝关节置换术的风险因素。因此，其是KOA药物治疗重点关注的亚型，如抗炎镇痛药，也成为KOA药物开发的一个重要方向。软骨下骨型KOA的特征是MRI显示膝关节软骨下骨的骨髓损伤，其与疼痛尤其是负重性疼痛具有较高相关性。软骨下骨骨髓损伤面积与两年内软骨丢失呈负相关，同时亦是导致KOA患者行全膝关节置换术的比例升高的风险因素，因此也是KOA药物治疗重点关注的亚型。疼痛是KOA的核心临床症状，其发生机制复杂，涉及骨髓病变、滑膜炎、免疫细胞浸润及成纤维细胞表型转化等多种病理过程。临床上常需要使用镇痛药物，这也成为KOA药物开发的一个重点。而对于半月板/软骨型的研究有限，萎缩型与肥厚型两种亚型目前尚无有效的药物，存在明显的临床需求。治疗原则方面，主要根据KOA发展的不同临床阶段，对患者采取规范化和个体化的治疗策略。治疗方法包括基础治疗、药物治疗、手术治疗、物理治疗、中医治疗等。基础治疗包括患者教育、运动治疗及必要时的减重。药物治疗需根据疾病的不同情况进行针对性选择。 2 KOA相关药物及研究案例 KOA相关药物主要通过缓解疼痛、改善关节结构和调节炎症等发挥作用。根据其不同的疾病阶段、临床表现来选择合适的药物。对伴有轻中度疼痛或疼痛急性发作的KOA患者，应首先考虑局部外用非甾体抗炎药（Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs，NSAIDs），如外用双氯芬酸钠制剂、洛索洛芬钠凝胶贴膏、酮洛芬凝胶贴膏等。对口服NSAIDs仍有疼痛的KOA患者，局部NSAIDs可作为额外的镇痛措施按需应用。对外用NSAIDs疗效不佳，伴有中重度疼痛、慢性疼痛及具有炎症表型的KOA患者，建议在短期内（3个月内）给予口服NSAIDs，以达到更好的症状或炎症控制，如布洛芬、依托考昔、塞来昔布和萘普生等。阿片类镇痛药则列为二线口服药物。KOA患者的疼痛具有异质性，主要包括外周感受性疼痛和中枢敏化性疼痛。外周感受性疼痛的主要机制源于局部炎性介质的释放，而中枢敏化性疼痛的主要机制为中枢敏化。抗焦虑/抗抑郁药物可通过中枢镇痛机制缓解慢性肌肉骨骼疼痛。对于伴有慢性、广泛性疼痛，或伴有焦虑/抑郁的KOA患者，可使用抗焦虑/抗抑郁药等缓解症状，如度洛西汀、普瑞巴林、多塞平及阿米替林等药物。糖皮质激素虽然可以短期内缓解疼痛，但具有潜在关节炎病变风险，其治疗KOA一直存在争议。口服药物还包括双醋瑞因、结晶型硫酸氨基葡萄糖等。关节腔内注射黏弹补充剂（如透明质酸或其衍生物、医用几丁糖等）具有改善滑液黏弹性、抑制促炎途径的作用，亦可有效诱导内源性透明质酸的产生，但其在软骨保护和症状改善中的作用仍存争议。 目前多数已上市KOA药物以对症治疗缓解症状为主，在长期修复结构损伤和/或安全性方面存在局限。双醋瑞因是一种短效的白细胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）小分子抑制剂，而IL-1β是一种参与软骨破坏和炎症的蛋白，在退变性骨关节病（如OA）症状的发生中发挥一定作用，其于1985年首次在意大利上市，但由于其严重的副作用，在欧盟经重新评估后，于2014年3月改为限制性使用。玻璃酸钠注射液、交联玻璃酸钠注射液和丁甘交联玻璃酸钠注射液均为经关节腔内注射使用的黏弹补充剂。玻璃酸钠是一种高分子量黏多糖，是构成软骨基质和滑液的重要成分，其主要作用是通过补充关节内透明质酸的含量，起到润滑的物理作用，保护关节软骨，从而减轻疼痛和改善功能。玻璃酸钠虽然可改善关节疼痛和功能，但目前在软骨保护和延缓疾病进程中的作用尚存争议。丁甘交联玻璃酸钠为高分子量玻璃酸钠，可延长作用时间。此外，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）于2016年批准了MACI®（Autologous Cultured Chondrocytes on Porcine Collagen Membrane，接种于猪胶原膜的自体培养软骨细胞）上市，欧洲药品管理局（European Medicines Agency，EMA）分别于2009年和2017年批准了ChondroCelect®（Characterised Viable Autologous Cartilage Cells Expanded ex vivo，体外扩增的经鉴定的活自体软骨细胞）和Spherox®（Spheroids of Human Autologous Matrix-Associated Chondrocytes，人自体基质相关软骨细胞球状体）上市，用于膝关节软骨缺损。其中，2016年，ChondroCelect®的上市许可持有人因商业原因向EMA申请撤销了该产品在欧盟的上市许可并停止销售。结合公开的审评报告，对这3款产品的非临床药效学研究情况介绍如下： 参考FDA公开审评报告，MACI®采用兔和马模型开展了4项药效学试验：①在第一项兔模型试验中，在兔一侧膝关节处构建单个股骨髁缺损，植入MACI，设置未植入MACI组为空白缺损组。术后第6、12周对缺损部位进行组织病理学评价，评价指标包括缺损填充率、关节面连续性、骨软骨组织结构修复程度、修复组织整合情况、关节软骨再生细胞形态学特征及基质染色（阿利新蓝染色）。结果显示，第6周MACI组缺损部位组织的修复效果优于空白缺损组，但仍未达到天然组织（即正常软骨）水平；第12周MACI组修复效果不如第6周，可能优于空白缺损组，这一差异或归因于缺损愈合的动力学特性，即缺损愈合依赖自身软骨细胞迁移、增殖，MACI组有胶原膜支架承载细胞，相比于空白缺损组可能加速修复。但是，由于该试验存在部分动物移植失败、试验设计缺陷、受试样品对临床拟用产品的代表性不明等多方面缺陷，无法从该试验中得出确定性结论。②在第二项兔模型试验中，在兔一侧膝关节滑车沟处制作两个骨软骨缺损（缺损轻度穿透软骨下骨），分别植入MACI或Maix（未接种自体软骨细胞的猪胶原膜），术后第12、24周对缺损部位及滑膜组织进行病理学检查。结果显示，MACI和Maix组第24周时的修复效果优于第12周；胶原膜残留物周围伴有组织细胞浸润及炎症反应，第24周时上述炎症反应与第12周相比虽有所减轻，但未完全消退。该试验未设置空白缺损组，无法将缺损造模及后续缺损填充对愈合进程与炎症反应的影响与胶原膜本身产生的作用区分开来。③在第一项马模型试验中，在马一侧膝关节滑车嵴近段与远段各构建一个缺损（未明确是否穿透软骨层累及软骨下骨），其中一段处植入MACI，邻近另一段作为空白缺损对照。关节镜探查可见MACI植入缺损部位的组织填充量与空白缺损对照相比略有增加。关节液和滑膜组织病理学检查结果显示，与正常对照侧相比，术后3个月部分动物缺损侧（包括MACI植入缺损和空白缺损的混合样本）关节液可见淋巴细胞聚集和关节液量增多，术后6个月部分动物缺损侧关节液可见空泡化巨噬细胞和混合性炎症，术后3个月缺损侧滑膜纤维化程度加重及炎症细胞浸润增多，通过酶联免疫吸附方法检测的缺损侧关节液前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）水平在术后3、6个月均升高。PGE2是持续性炎症的标志物，研究者将其作为评估组织愈合进程的替代终点指标。但是，在该试验中，大体解剖与组织病理学检查、免疫组化检测Ⅱ型胶原蛋白等结果均显示MACI对缺损部位的修复效果有限。④在第二项马模型试验中，在马一侧膝关节滑车嵴近段与远段各构建一个缺损（未明确是否穿透软骨层累及软骨下骨），采用组间对照和组内对照设计：第1组动物在其中一段处植入MACI，邻近另一段处植入胶原膜；第2组动物在其中一段处植入MACI，邻近另一段作为空白缺损对照；第3组动物的两个缺损都作为空白对照。关节液分析结果显示，术后第12周和第53周，第1、2组PGE2水平在组间及组内比较均未见明显差异；蛋白含量及白细胞计数在术后第53周均升高，但该变化与分组未见相关性。关节镜探查显示第1、2组内对比未见明显差异；与第1、2组相比，第3组空白缺损组的缺损修复效果较差，表现为炎症反应加重和修复组织评分升高，评分指标包括修复组织覆盖率、整合情况、缺损填充率、组织色泽及血管翳（纤维组织过度增生）形成情况。大体解剖结果显示，MACI植入缺损部位的新生组织整合效果优于空白缺损对照，与软骨下骨的附着状态优于胶原膜对照。与空白缺损和胶原膜对照相比，MACI植入缺损部位的软骨糖胺聚糖（Glycosaminoglycan，GAG）含量呈升高趋势，低于但较接近正常软骨的GAG水平。DNA含量检测结果显示，MACI植入缺损部位的细胞密度低于胶原膜对照。生物力学检测结果显示，与正常软骨组织相比，MACI植入缺损部位软骨组织的聚集模量相当、液压渗透性较高、剪切模量较小、摩擦系数相当。该试验提示MACI具备修复软骨缺损的能力，但MACI修复组织的生物力学性能及修复效果尚未完全达到天然软骨水平。 ChondroCelect®为人自体软骨细胞，其公开审评报告显示：裸鼠肌肉注射人关节软骨细胞，组织学染色结果显示，2周后取出的软骨植入物是类透明性质的，与正常的成人关节软骨相比，其细胞密度过高且缺乏典型的柱状排列结构。在另一项山羊试验中，植入自体软骨细胞后在最长53周时剖检，软骨损伤部位几乎完全被类透明软骨或类透明软骨/纤维软骨混合组织填充；在植入后不同时间均观察到骨面组织不同程度地长入缺损区域的现象。 Spherox®是经体外扩增的软骨细胞与自身合成的细胞外基质形成的球状体，其公开审评报告中的药效学研究包括体外和体内试验：在体外试验中，人软骨细胞经体外培养形成的球状体可表达细胞外基质成分、透明软骨特异性标志物及软骨形成相关生长因子，例如聚集蛋白聚糖（Aggrecan）、Ⅰ型胶原蛋白、Ⅱ型胶原蛋白、GAGs和S100蛋白，提示其在植入体内后具有形成类透明软骨组织的潜力。在一项体外共培养试验中，可见球状体从黏附、融合到与软骨组织外植体整合的过程。在体内试验中，人源球状体经皮下植入免疫缺陷小鼠，形成的修复组织具有与软骨形成相关的类透明软骨细胞外基质特征；猪源球状体植入猪膝关节滑车沟缺损处后2个月可填充缺损并与之整合，而空白缺损区域则出现瘢痕组织过度蔓延或缺损填充不完全；羊自体球状体植入羊膝关节后在早期即发生丢失，可能是因为采用的双侧缺损模型无法对关节进行制动，进而阻碍了修复进程。 MACI®、ChondroCelect®和Spherox®均为人自体细胞产品，非临床药效学研究采用膝关节软骨缺损（或伴随软骨下骨缺损）动物模型或体外模型展开。软骨缺损/骨软骨缺损模型与下文所述手术/化学诱导等KOA模型有一定相关性：例如，在病理层面，软骨缺损既是创伤后KOA的始发因素，也是KOA进展至终末期的关键病理特征，两类模型均可涉及KOA从早期局灶性软骨损伤到全膝关节退变的病理进程；在评价层面，两类模型的药效学评价指标具有相似性，包括滑膜炎症、软骨和软骨下骨结构、膝关节生物力学性能等。目前全球范围内尚无可延缓/逆转KOA病理进程的疾病改善型骨关节炎药物（Disease-Modifying Osteoarthritis Drugs，DMOADs）获批上市，同类药物研发时可选的参考信息较为有限。考虑到药效评价方面的关联性，上述3款产品的研究内容对相关新药研发可能有一定的提示作用。下文将探讨KOA药物非临床药效学研究的考虑因素。 3 非临床药效学研究 非临床药效学研究是KOA药物研发过程中的重要环节，包括从体外和体内试验进行机制研究和整体药效学研究等，为后续临床试验的设计与推进提供支持性数据。 3.1 体外药效学研究 针对KOA发病机制，结合受试物作用类别和自身特点，可通过不同的体外模型来研究受试药物（简称受试物）的作用机制及其与KOA病理生理的相关性。一些品种采用KOA患者膝关节组织样本、人外周血单个核细胞、动物软骨细胞等制备体外模型，模拟体内膝关节的生理或病理状态，从分子和/或细胞水平，研究受试物对损伤、炎症、钙化、代谢等相关表型的影响。 3.2 体内药效学评价 采用动物模型进行的体内药效学研究是阐述受试物的药理作用、评估其治疗潜力及推进进入临床试验的重要内容。KOA体内药效学研究应综合考虑动物品系、年龄（如骨骼发育状态）、性别、膝关节解剖结构（如关节组成、软骨与软骨下骨厚度、韧带及半月板特征）、生物力学特征[如步态参数、负重分布、活动范围（关节屈曲角度）]、种属特异性差异（如软骨修复能力）以及模型与临床病理的相似性等因素。经查询文献，下文总结了KOA常用动物模型。不同模型的优缺点和关注点总结见表1，开展研究与评价时应结合具体情况，关注包括但不限于表中所述内容。 3.2.1 手术模型 （1）内侧半月板手术模型。在选择半月板损伤相关模型时，需考虑手术方式、表型特征及研究目的等，选用疾病严重程度不同的模型。小鼠内侧半月板失稳术（Destabilization of the Medial Meniscus，DMM）通过切断内侧半月板胫骨韧带（Medial Meniscus-Tibial Ligament，MMTL）诱导关节不稳，其病变进展相对缓慢，与人原发性KOA具有较高相似度，可用于评价受试物的早期及长期干预效果。需依据疾病阶段选择相应评价指标，如早期滑膜炎、滑膜增生、GAG丢失，中期蛋白聚糖（Proteoglycan，PG）丢失及软骨表面纤维化、裂隙形成；晚期软骨侵蚀、骨赘形成、软骨下骨硬化及关节间隙狭窄等。结构评价需采用标准化评分系统，并设置足够长的观察周期以充分评估受试物对软骨下骨等晚期病变的影响。行为学评价需注意疼痛表型与结构损伤的非同步性，综合机械痛敏、步态分析及自发活动监测等指标。此外，动物品系与性别亦应纳入考量，例如不同品系小鼠对手术的易感性不同，雄性表现为更严重的软骨结构损伤和持续性疼痛。小鼠内侧半月板手术除DMM之外，还有保留内侧副韧带的内侧半月板切断（Medial Meniscus Transection，MMT）模型，该模型疼痛表型呈现动态变化，需设置多个时间点以捕捉雄性动物的“双疼痛高峰”及雌性动物的“持续强烈疼痛”等行为模式，从而区分受试物在疾病不同阶段的药效特征；其中雌性小鼠慢性阶段的软骨损伤较轻，可用于早期评价。而小鼠MMT联合内侧副韧带切断（Medial Collateral Ligament Transection，MCLT）或大鼠内侧半月板挤压（Medial Meniscus Extrusion，MME）等模型病变进展迅速且严重，更适用于评价受试物对晚期结构破坏或中重度疼痛的干预效果。 （2）前交叉韧带切断手术模型。兔因独特的后肢运动模式，其膝关节生物力学与人存在差异，外侧间室通常承受更大应力。因此，在兔前交叉韧带切断（Anterior Cruciate Ligament Transection，ACLT）模型中，关节退变始于软骨早期退变，并逐渐发展为结构破坏、基质降解和滑膜增生，且胫骨平台外侧髁的病变通常发生更早、程度更重，内外侧差异随时间的推移而加剧。年龄是影响模型表型的重要因素。年轻动物因骨骼尚未发育成熟，自愈能力较强，术后往往仅出现轻度软骨磨损且病变进程缓慢，可逐渐呈现软骨退化、骨吸收增强与矿化异常等骨代谢紊乱。 （3）Hulth手术模型。Hulth手术通过切断前交叉韧带、后交叉韧带及内侧副韧带，并完全或部分切除半月板，以构建严重的关节不稳，可用于评价受试物对晚期、重度KOA的干预潜力。该模型病变进展迅速，在大鼠中可快速引发骨赘形成、软骨破坏及关节结构严重损毁，评价时可重点关注受试物对关节间隙狭窄、软骨严重磨损及骨赘体积等晚期结构性病变的延缓或逆转作用。在猴Hulth手术联合软骨缺损模型中，其病理特征更接近人KOA，评价需综合影像学（MRI监测软骨缺损体积、X光评估关节间隙与骨赘）、分子生物学（关节液中IL-1β、MMP-13等炎症因子水平）、组织病理学评分（如Mankin评分）以及行为学（如运动能力分析）等指标，提示受试物在炎症抑制、结构修复及功能改善等方面的作用。为保证评价的可靠性，应在足够长的观察期内设置多个时间点，以考察药效的持续性与稳定性。Hulth手术模型为目前KOA药物研究中最常用的动物模型。 （4）全层软骨缺损模型和骨软骨缺损模型。全层软骨缺损模型仅穿透膝关节软骨全层而不累及软骨下骨，可用于评估受试物对关节软骨修复或再生的促进作用。骨软骨缺损模型则损伤范围贯穿软骨及软骨下骨，使骨髓间充质干细胞得以参与自然修复过程，其评价重点包括再生软骨的质量、软骨下骨重建情况及两者间的整合强度等。上述模型可为阐述KOA中软骨和骨损伤的病理生理过程及评价相关修复作用提供补充。 以上不同手术模型具有不同的特点。在采用不同手术诱导的KOA模型进行药效评价时，应考虑病理发生时序、结构病变及疼痛行为差异，采用具有针对性的评价指标。例如，在大鼠ACLT模型中，软骨下骨改变早于软骨损伤，可关注受试物对早期骨重塑异常的干预作用。疼痛评价需结合模型特异性表型选择敏感指标。与大鼠DMM模型相比，大鼠ACLT模型诱发的疼痛行为持续时间更长，且伴有滑膜纤维化与感觉神经支配增加，综合负重差异等行为学指标与滑膜神经标志物等，有助于评价受试物在不同KOA模型中缓解疼痛及相关神经病理变化的潜力。 不同模型的力学病因影响其各自的评价重点。DMM模型病变始于内侧间室，并伴随软骨下骨病变及半月板异位骨化，其病理驱动以压缩应力为主；而ACLT模型则以剪切力导致的软骨表面破坏和骨吸收为特征。因此，在DMM模型中可关注受试物对软骨下骨硬化、软骨化生和异位骨化等的抑制作用，而在ACLT模型中可考察其对软骨表面破坏和骨吸收等的延缓作用。此外，应根据受试物的预期作用强度，选择病变程度匹配的动物模型。高侵袭度模型可用于评价受试物对晚期严重病变的改善潜力。 3.2.2 化学诱导模型 （1）胶原酶模型。小鼠膝关节腔内注射胶原酶可通过降解软骨中的胶原破坏软骨结构，同时激活滑膜炎症反应。该模型的严重程度具有灵活可调性：单次注射诱导的病变较轻，可用于评价受试物对早期滑膜炎与半月板损伤的干预；多次注射可诱发严重软骨损伤、骨赘形成及关节不稳，更适用于评价受试物对晚期结构性破坏的抑制作用。模型构建时需明确胶原酶的注射剂量与次数，以确保试验的可重复性。与小鼠相比，大鼠的膝关节体积更大，造模注射的精准度更高，模型的个体异质性更小。在大鼠模型中，常通过膝关节腔内多次注射胶原酶诱导膝关节稳定性降低，并采用包括结构、炎症、力学稳定性等多项指标进行整体评价。结构层面可观察从半月板突出、胶原降解至软骨损伤及骨赘形成等病变；炎症层面可观察滑膜炎症的持续性，结合组织病理学评分及炎症因子检测；力学层面可纳入关节稳定性评估，如通过影像学或生物力学检测膝关节脱位及韧带功能状态。在评价时间点设置上，应注意半月板损伤是模型的始动因素，早期观察其形态与位置变化，并设置足够长的观察周期以评估受试物对慢性炎症与力学失衡的长期影响。 （2）碘乙酸钠模型。大鼠膝关节腔内注射碘乙酸钠（Sodium Iodoacetate即Monoiodoacetate，MIA），通过抑制软骨细胞内糖酵解关键酶，干扰细胞能量代谢并诱发凋亡及炎症反应，进而导致软骨退变、滑膜炎及软骨下骨改变等一系列KOA特征性病理变化。该模型病变的严重程度呈现剂量与时间依赖性：低剂量注射可用于模拟早期病变，评价受试物对软骨表面损伤及血清炎症生物标志物等的影响；高剂量注射可用于研究受试物对软骨缺损、骨赘增生及软骨下骨结构异常的干预作用。在疼痛表型方面，大鼠MIA模型呈现特征性的双峰模式，早期以局部炎症性疼痛为主，后期则逐渐转为中枢敏化介导的神经病理性疼痛。疼痛反应存在性别和年龄差异，老年雌性大鼠通常表现出更高的痛觉敏感性及更长的疼痛持续时间。传统诱发性疼痛检测方法在区分不同作用机制的药物方面存在局限，例如，加巴喷丁可改善机械痛敏但对自发行为（如挖掘）未见明显影响，而美洛昔康则呈现相反特点。因此，可在评价中整合多种行为学检测手段，除机械痛阈测定外，还可纳入步态分析、动态负重测试及挖掘行为等非诱发性自发行为指标，以准确评估受试物的镇痛特点与作用机制。 3.2.3 非侵入性模型 手术与化学诱导等侵入性操作是较为常用的造模方法，而非侵入性模型可避免膝关节手术或注射操作带来的侵入性创伤，包括机械压缩模型、制动模型和代谢诱导模型等，可为KOA药物的药效学研究提供补充。 （1）机械压缩模型。通过循环压缩或单次冲击的外部力学加载，可构建不同类型的创伤后KOA模型。外部力学加载诱导小鼠前交叉韧带断裂，渐次出现早期炎症、软骨损伤，中期软骨下骨改变，晚期软骨退化与骨重塑，且雄性小鼠通常表现出更严重的关节病变和持续的滑膜炎。在外部力学加载诱导的大鼠前交叉韧带断裂模型中，骨重塑先于软骨退化发生，内侧间室承重区出现骨赘且损伤较严重。在循环压缩模型中，可见大鼠膝关节位于外侧间室非承重区的局限性软骨损伤，而未见骨赘形成。与轴向压缩的整个膝关节面受力不同，局部冲击骨膜和滑膜交界处产生的单点冲击可在不损伤软骨的情况下诱导骨赘形成。 （2）制动模型。关节制动通过改变关节力学负荷与活动范围，诱导软骨及韧带等结构发生退行性变。例如，将兔膝关节固定于伸直位，依据时间梯度模拟不同的KOA病理阶段，对前交叉韧带生物力学性能的研究可能有助于理解此类模型中膝关节结构和力学的关系。 （3）代谢诱导模型。代谢相关模型通过饮食诱导肥胖，可用于研究代谢异常与机械负荷共同驱动的膝关节病变。饮食诱导的肥胖可导致小鼠先出现疼痛相关行为学改变，后发生关节结构性损伤；雄性多表现为更严重的全身代谢紊乱和软骨损伤，而雌性病理特征主要集中在膝关节局部，如滑膜炎症和纤维化。 上述非侵入性模型可用于评价受试物在由代谢、力学等多病因驱动的KOA病理进程中的作用，为药物非临床药效学评价提供更多选择。 4讨论与总结 KOA是一种伴膝关节结构性损伤的退行性或创伤性疾病，目前仍缺乏有效的治疗药物，已上市药物通过抗炎、镇痛等来缓解疼痛症状、延缓疾病进展，但在长期修复结构损伤及安全性方面存在局限性。多种类型的KOA药物正进入临床试验阶段，但当前KOA药物研发仍存在诸多挑战。例如，抗神经生长因子（Nerve Growth Factor，NGF）单克隆抗体tanezumab开发用于疼痛（包括膝关节或髋关节骨关节炎疾病、慢性腰痛等），其在临床试验中发现关节毒性、交感神经潜在毒性，其拟用于治疗KOA中重度疼痛的适应证上市申请被FDA拒绝，其原因为临床试验中出现快速进展性骨关节炎（Rapidly Progressive Osteoarthritis，RPOA）且无法通过风险评估和缓解策略来控制，也已被EMA拒绝上市。tanezumab的该临床安全性问题也反过来提示是否有合适的动物模型可在研发早期及时预测这类不良反应。有文献研究显示，在大鼠内侧半月板手术模型中，若在造模后预防性早期给予tanezumab，虽可改善动物的步态异常等行为学指标，但会导致膝关节软骨出现严重损伤，这一表现与RPOA存在一定相似性；然而，当改为造模后3至8周给予tanezumab，则未观察到明显的膝关节软骨损伤加重，提示该模型仅能反映在KOA急性损伤阶段，因早期镇痛引发过度负重而出现的tanezumab相关不良反应，而无法完全模拟临床RPOA的病理过程。此外，国家药品监督管理局药品审评中心于2025年8月发布的《骨关节炎新药临床研发技术指导原则》指出，当前临床研究存在尚未解决的问题：尚未建立结构损伤与疼痛等患者主观感受的相关性；尚不清楚结构终点的变化幅度如何转化为对患者的临床获益；难以准确建立用药的暴露-效应关系，且疗效评估以主观指标为主，个体差异大；建议采用生物标志物或者先进的影像学技术评估关节结构的变化。临床研究存在的这些问题也对非临床药效学研究提出了挑战：一方面，非临床药效学研究需考虑同时兼顾结构与症状指标的评价，建立结构损伤与功能改善的相关性；另一方面，非临床药效学研究也需考虑建立可外推到临床的暴露-效应关系，以有利于指导临床给药方案的选择。目前，延缓/逆转关节结构破坏的DMOADs大多处于早期研发阶段，非临床药效学研究采用的动物模型、评价指标等各不相同。其中，lorecivivint为首个向FDA提交新药上市申请的小分子DMOAD，其于2026年1月提出上市申请。作用机制方面，lorecivivint为CDC样激酶2（CDC-Like Kinase2，CLK2）、双特异性酪氨酸磷酸化调控激酶1A（Dual-Specificity Tyrosine Phosphorylation-Regulated Kinase1A，DYRK1A）双靶点激酶抑制剂，CLK2和DYRK1A均为丝氨酸/酪氨酸双特异性蛋白激酶，lorecivivint拟通过该两靶点抑制Wnt信号通路（Wnt Signaling Pathway）从而延缓骨关节炎软骨退变。但是多激酶效应可能是其对KOA这类多病理疾病的优势，同时也使机制解读复杂化。 非临床药效学评价是KOA药物研发过程中的重要环节，但KOA的复杂病理特征与高度异质性，为其非临床药效学评价带来了挑战，每个品种需根据其具体情况进行科学、合理的设计。动物模型选择方面，需关注种属间解剖与生理差异（例如兔的膝关节生物力学与人的差异；小鼠半月板骨化是正常发育成熟过程中的典型特征，而人的半月板骨化则通常是与创伤或退变有关的病理改变）、动物年龄、性别与品系等因素。同时，需考虑到不同造模方法在病理严重性、稳定性及混杂因素上的差异，可通过技术优化如显微镜辅助手术，提升模型一致性。化学诱导和手术模型一般采用单侧膝关节造模，鉴于单侧KOA模型中损伤可能诱发系统性效应及对侧肢体的代偿性适应，药效学评价除组间对照外，还建议自身对照，以提高判断结果的准确性。评价指标方面，需综合运用组织病理学、影像学、行为学及生物标志物等多种方法，以多角度、多层次评估KOA模型的严重程度及受试物干预效果。例如，结合模型特点选择冠状面或矢状面进行组织病理学评估。考虑到生长板未闭合时的红骨髓高信号可能干扰MRI识别骨髓病变，影像学评价需关注动物骨骼发育阶段，并结合其他指标区分炎症消退与组织修复。疼痛评价是KOA药效评价的核心指标，其评价需综合诱发性与自发性行为学指标，区分疼痛表型差异，并注意其与结构损伤的时序非同步性。总之，KOA药物的非临床药效学研究应以临床价值为导向，充分考虑受试物自身特点、作用机制、动物模型、给药方案、评价指标等因素，进行科学合理的设计，综合评估其能否提示临床有效性潜力，为临床开发的推进提供药效学支持依据。