Implanttien aiheuttamat infektiot luusarkoomaa sairastavilla potilailla (IRISSAR)

Ortopedisessa onkologiassa ortopedisten laitesidonnaisten infektioiden (ODRI) riski ja seuraukset ovat korostuneita, sillä potilailla on usein heikentynyt immuunivaste taustalla olevan sairauden, kemoterapian tai sädehoidon vuoksi. Käytetyt implantit saattavat olla niin kantavia, että ne on mahdotonta poistaa tai vaihtaa infektion sattuessa, mikä pahimmassa tapauksessa johtaa amputaatioon tai kuolemaan. Verrattuna 1-2 %:n PJI-ilmaantuvuuteen ei-onkologisessa väestössä, jolla on kokonaiset lonkka- tai polviprotesit, luusarcooman vuoksi megaproteesin saaneilla potilailla infektioilmaantuvuus on 3-25 %. Potilaskohtaiset tekijät, laajat ja toistuvat leikkaukset sekä suuret rekonstruktiiviset implantit selittävät todennäköisesti lisääntyneen ilmaantuvuuden.

Tietojemme mukaan mikään tutkimus ei ole arvioinut mikrobiologisten tekijöiden, kuten biofilmin tuotannon ja herkkyyden, roolia tässä väestössä. Lisäksi näiden potilaiden puutteelliset immunologiset tekijät, kuten heikentynyt neutrofiilien migraatio, sytokiinien ilmentyminen ja fagosyyttien hengitysräjäytys, jotka osallistuvat mikrobien tuhoamiseen, voivat luoda ympäristön, joka suosii virulenteimpia fenotyyppejä. Perustietoa biofilmin roolista tässä väestössä voisi edistää hoitosuunnittelun ja tulosten parantamista.

Syytekijäpatogeenien erottaminen kontaminanteista voi olla haastavaa, erityisesti polymikrobisissa infektioissa. Metagenomisen diagnostiikan lisääminen, jota käytetään edelleen vähän kliinisessä käytännössä, voi parantaa herkkyyttä, mutta ennakoiva tarkkuus on edelleen ongelma. Perinteisen mikrobiologisen viljelyn tulosten vertaaminen metagenomiseen sekvensointiin olisi mielenkiintoista nykyisten diagnostisten menetelmien tarkkuuden määrittämiseksi.

Tämä tutkimus on tutkiva projekti, joka käsittelee PJI:n monitekijäisyyttä keskittyen mikrobifenotyyppiin luusarcoomapotilailla. Isäntä-, mikrobi- ja implanttitekijöiden roolia tutkitaan eri menetelmien avulla ja verrataan tapauksiin ja PJI:hin potilailla, joilla on perinteinen lonkka- tai polviprotesi.

Preoperatiiviset verinäytteet otetaan ja peri-prostetisen pehmytkudoksen, luun ja nivelveden näytteet kerätään intraoperatiivisesti. Potilaita näytteistetään heidän ensileikkauksessaan megaproteesin vuoksi luusarcooman takia, ja jos postoperatiivista PJI:tä ilmenee, heitä näytteistetään samalla tavalla revision leikkauksensa aikana. Potilaat, jotka joutuvat uudelleenleikkaukseen PJI:n vuoksi perinteisessä kokonaisessa lonkka- tai polviprotesissa, näytteistetään myös verellä, luulla, pehmytkudoksella ja nivelvedellä intraoperatiivisesti.

Kuvailevia vertailuja tehdään (i) ortopedisen onkologian potilaiden peri-prostetisten kudosten ja PJI-kudosten välillä ennen ja jälkeen infektion sekä (ii) ortopedisen onkologian ja perinteisten PJI-potilaiden PJI-kudosten välillä seuraavien parametrien suhteen:

Isännän rooli:

• Kliiniset parametrit: ASA-pisteet, diabetes, BMI, ikä, sukupuoli, antibioottien käyttö 2 viikkoa ennen leikkausta, kemoterapian kesto, kemoterapian tyyppi, kemoterapian keskeyttäminen, infektion tapauksessa oireiden alkaminen, implantin tyyppi, leikkauksen kesto, osteosarcooman tyyppi, aste ja vaihe, leikkauspaikka, resektion pituus.
• Biokemia veressä (täydellinen valkosolulaskenta erotuksineen, neutrofiilien tiheys, CRP, prokalsitoniini, IL-6).
• Histologia ja immunohistokemia (FISH bakteerien tunnistamiseksi, tulehdusinfiltraatit (vierasesiintymäjättisolujen läsnäolo), angiogeneesi, kudosnekroosi)
• Geenien ilmentyminen (angiogeneesiin, tulehdukseen, mikrobien tunnistamiseen ja kudosnekroosiin liittyvät merkkiaineet). Valituissa parafiiniin upotetuissa näytteissä tutkitaan analyysiä spatiaalisen transkriptomiikan avulla.

Patogeenin rooli:

• Viisi kudosviljelyä rutiiniviljelyyn (syytekijän määrittämiseksi) ja yksi ylimääräinen bakteerisen DNA:n eristämiseksi ja 16S rRNA-geenin sekvensointiin.
• PJI:stä ja kasvainendoproteesista infektoinnin aikana eristetyt kliiniset stafylokokkikannat karakterisoidaan ja verrataan fenotyyppisen biofilmin tuotannon, antimikrobisen herkkyyden ja virulenssigeenien esiintymisen suhteen käyttäen CV:tä, MBEC:ää ja NGS:ää.
• Ero biofilmiin liittyvien geenien ilmentymisessä stafylokokki-PJI-kantojen (perinteinen & ortopedinen onkologia) välillä, kun niitä kasvatetaan titaanilla seerumin esikäsittelyllä in vitro.