Gelenkendoprothesen können behindernde Arthrose erfolgreich behandeln. Infektionen sind jedoch eine wichtige Ursache für Versagen. Eine angemessene Diagnostik bleibt herausfordernd. Die Kombination von moderner Bildgebung mit Next-Generation-Sequenzierung endoskopisch gewonnener Proben sollte bei der Kartierung und Charakterisierung helfen. (PJI MAP/DEF)

Die Möglichkeit, zusätzliche DNA-Analysen an dem Restmaterial dieser Proben (das andernfalls entsorgt würde) durchzuführen, bietet die Aussicht, ein genaueres Bild des Mikrobioms und des Biofilms auf den Prothesenkomponenten zu erhalten. Dies ist das Ziel des Projekts. Basierend auf Kriterien für den Verdacht einer Infektion (Musculoskeletal Infection Society und der European Society for Bone and Joint Infections) unterziehen sich ausgewählte Patienten einer Standarduntersuchung durch Analyse von Blut-, Synovialflüssigkeits-, Gewebe- und Knochen- (Mark-)Proben sowie bildgebenden Verfahren wie Röntgen, MRT und Nuklearmedizin. Wenn basierend darauf (Phase 1) die Diagnose und Art einer Infektion klar sind, folgt das diagnostische Verfahren der Arthroskopie kombiniert mit periprothetischen Synovialgewebe-, Knochen- und Knochenmarkbiopsien (Phase 2) und es wird direkt zur offenen Operation übergegangen, bei der ein Teil oder die gesamte Prothese in einer oder zwei Sitzungen ersetzt wird (Phase 3), wobei auch Synovialflüssigkeits-, Gewebe-, Knochen- und Knochenmarkproben entnommen werden.

Alle während Phase 1, 2 oder 3 gewonnenen Proben werden einer standardmäßigen mikrobiologischen und pathologischen Untersuchung unterzogen; das Restmaterial wird nun jedoch auch einer genetischen Analyse von bakterieller/pilzlicher DNA unterzogen. Die menschliche DNA des Patienten wird nicht getestet. Proben werden mit separaten Instrumenten entnommen, um eine Kreuzkontamination zu verhindern. Synovialflüssigkeit (1 bis 10 ml), Synovialgewebe (2 bis 6 mm³) und Knochen (Knochenmark) (2 bis 6 ml), die an und um die Prothesenkomponenten herum gewonnen werden, werden gesammelt und in sterilen Behältern für die mikrobiologische Untersuchung und in sterilen Behältern mit Formaldehyd für die pathologische Untersuchung aufbewahrt. Jeder Behälter ist mit der Patientenidentifikation und dem Entnahmeort (z.B. Unterschenkel, laterale Seite) gekennzeichnet. Eine Tasche mit 6 bis 8 beschrifteten Behältern wird zum Mikrobiologie-Labor transportiert. Eine ähnliche Tasche wird an das Pathologie-Labor gesendet. Es gibt immer überschüssiges Flüssigkeits-, Gewebe-, Knochen- oder Knochenmarkmaterial (1 bis 2 ml oder mm³ pro Stelle). Dieses Material wird normalerweise entsorgt. Für dieses Forschungsprojekt wird es gesammelt, aber im Gegensatz zu den mikrobiologischen und pathologischen Proben sind diese Behälter nur kodiert (z.B. SEPTORT001 (die Nummer steht für Patient eins) Synovialflüssigkeit, Synovium 1, Synovium 2, (Biofilm im) Acetabulum, (Biofilm im) Femur großer Trochanter, (Biofilm) Femur mittlere Diaphyse, (Biofilm auf) Spitze des Schafts in einer Hüftprothese). Am Ende der Sitzung werden die Behälter in einer kleinen Plastiktüte gesammelt. Diese Tüte wird zusammen mit einem MicroGenDx-Formular in eine größere Plastiktüte gelegt. Dieses Formular enthält die folgenden Informationen: SEPTORT und Patientennummer, Alter, Geschlecht, rechte oder linke Seite, Gelenk (Hüft-, Knie-, Schulterprothese…), das Datum der Entnahme, die Arbeitsdiagnose (periprothetische Gelenkinfektion), Kontrollkästchen für orthopädische Untersuchung, Kontrollkästchen für gewünschte Analyse (qPCR Rapid Screening und NGS) sowie die Unterschrift des Hauptuntersuchungsleiters. Am Ende der chirurgischen Sitzung bringt er dies persönlich zur HIRUZ BioBank zur Übergabe, um in einem -80°C-Gefrierschrank gelagert zu werden. Sobald über einen Zeitraum von einigen Wochen etwa fünf Tüten gesammelt wurden, holt ein internationaler Kurier einen Karton ab, der diese Tüten enthält. Die Medical Research Box (kein Trockeneis erforderlich) wird von einem Labortechniker in der HIRUZ Biobank versiegelt. Die Box wird normalerweise am Dienstagnachmittag abgeholt und kommt am folgenden Morgen, Mittwoch (Ortszeit), im Labor in Texas an. Abhängig von der normalen klinischen Arbeitsbelastung werden die Forschungsproben entweder am selben Tag oder zu einem späteren Zeitpunkt nach der Lagerung für die genetische Analyse des Mikrobioms verarbeitet. Das US-Labor erhält keine Daten, die den Patienten identifizieren könnten. Die Daten aus den Ergebnissen der genetischen Analyse werden verschlüsselt und in einem sicheren Format elektronisch an den Hauptuntersuchungsleiter an der UZ Gent übermittelt. Nur der Hauptuntersuchungsleiter und Professor David Creytens sind berechtigt, auf diese Datenbank zuzugreifen. Beide sind für die kontinuierliche Qualitätskontrolle des Sicherheitssystems verantwortlich und verhindern so unbefugten Zugriff auf die Daten gemäß den Richtlinien der Guten Klinischen Praxis. Diese Forschung sollte es uns ermöglichen, zu bestätigen oder auszuschließen, ob tatsächlich eine zugrunde liegende Protheseninfektion die Ursache für die Symptome des Patienten ist, aber sie kann auch helfen, die Topographie der Infektion zu bestimmen – insbesondere ob sie diffus oder in einer bestimmten Prothesenkomponente konzentriert ist – sowie die Zusammensetzung des Mikrobioms und des Biofilms.