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A validated IL1β-induced caprine ex vivo early osteoarthritis model reveals disease-modifying efficacy of TC-S 7009 via HIF-2α inhibition - 07/11/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2026.119955 
Saptomee Chakraborty a, b , Arijit Bhattacharjee a, b , Praganesh Kumar c , Dhirendra S. Katti a, b, d, ⁎
a Department of Biological Sciences and Bioengineering, Indian Institute of Technology Kanpur, Uttar Pradesh 208016, India 
b The Mehta Family Center for Engineering in Medicine, Indian Institute of Technology Kanpur, Uttar Pradesh 208016, India 
c Ganesh Shankar Vidyarthi Memorial Medical College, Kanpur, Uttar Pradesh 208002, India 
d School of Interdisciplinary Life Sciences, Indian Institute of Technology Goa, Ponda, Goa 403401, India 

⁎ Corresponding author at: Department of Biological Sciences and Bioengineering, Indian Institute of Technology Kanpur, Uttar Pradesh 208016, India. Department of Biological Sciences and Bioengineering, Indian Institute of Technology Kanpur Uttar Pradesh 208016 India

Abstract

Osteoarthritis (OA) is a debilitating multifactorial joint disease lacking effective disease-modifying OA drugs (DMOADs). High failure rates for clinical trials in OA could be due to inadequate screening approaches that rely on single target strategies and late-stage disease models, completely bypassing the critical therapeutic window of early OA. To overcome these translational bottlenecks, we developed a robust interleukin 1β (IL1β)-induced ex vivo early OA screening platform and targeted hypoxia inducible factor 2α (HIF-2α), an upstream regulator of early catabolic OA hallmarks. Using caprine cartilage explants, an early OA-like phenotype was established by optimizing IL1β exposure (1 ng/mL for 48 h). The model’s translational relevance was validated against human OA samples by assessing sulphated glycosaminoglycans (sGAG) depletion, and expression profiles of inflammatory, hypertrophic, senescent and matrix degrading markers. The developed model demonstrated phenotypic and molecular signatures closely recapitulating human early OA pathology. Further, treatment with known pharmacological agents (Celecoxib and Rapamycin) successfully rescued the OA phenotype, confirming the model’s predictive validity. Utilizing this model, we evaluated TC-S 7009 (TCS), a specific HIF-2α inhibitor, as a potential DMOAD. TCS treatment effectively rescued sGAG loss, restored the expression of matrix markers and significantly reduced matrix degrading enzymes. This study establishes an IL1β-induced ex vivo platform for early OA drug screening and identifies TCS as a promising, stage-specific DMOAD candidate. Importantly, it demonstrates that aligning therapeutic targets (HIF-2α) with appropriate pathological stage (early OA) is a useful strategy for successful pharmacotherapy identification in OA.

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Graphical Abstract




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Highlights

•
Establishment of caprine ex vivo early OA model using 1 ng/mL IL1β for 2 days.
•
Developed model replicates phenotypic and molecular traits of human early OA.
•
Developed model shows sensitivity to established drugs - Celecoxib and Rapamycin.
•
TC-S 7009 suppresses OA markers while restoring matrix markers.
•
Developed model is a platform for DMOADs discovery for early OA.

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Keywords : Osteoarthritis, Disease modifying OA drugs (DMOADs), Hypoxia inducible factor-2α (HIF-2α), TC-S 7009, IL1β-induced caprine ex vivo early OA model


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