Analyse av menneskelig kneleddvæske ved bruk av metabonomiske, genomiske og tribologiske teknikker

Hovne ledd representerer en diagnostisk utfordring. Mulige diagnoser inkluderer: slitasjegikt, gikt, revmatologisk sykdom eller infeksjon. Diagnostiske metoder er begrenset til mikroskopi, mikrobiologi og sporanalyse. Disse metodene kan være trege, tidkrevende, kostbare og ofte usikre.

Artrose varierer i alvorlighetsgraden av enhver inflammatorisk respons og påfølgende symptomer. Til dags dato er det ikke etablert noen molekylær kobling for å forklare denne tvetydigheten. Tidligere studier har identifisert metabolitter av den inflammatoriske responsen, men klarte ikke å undersøke noen sammenheng med symptomer eller respons på målrettede injeksjoner.

Mikrobielle infeksjoner i ledd er destruktive. Det tar vanligvis 2-3 dager å identifisere en forårsakende organisme og bekrefte diagnosen. Nyere studier tyder på lavnivå bakteriell kolonisering i ledd. Etterforskerne tar sikte på å analysere leddvæsken for eventuell bakteriell kolonisering ved å bruke anrikning og 16S Polymerase Chain Reaction (PCR) og deretter korrelere resultatene til den metabolske profilen. I tillegg har etterforskerne som mål å søke etter metabolitter som indikerer tilstedeværelsen av en biofilm som, hvis den er tilstede, sterkt begrenser behandlingsalternativene.

Metabonomics er den kvantitative målingen av den dynamiske multiparametriske responsen til et levende system på patofysiologiske stimuli eller genetisk modifikasjon. Dette gir en global metabolsk profil til tross for en kompleks biologisk prøve og har vist seg nyttig på mange felt.

Våre hypoteser er:

1. Hver patologi vil ha en unik metabolsk profil
2. Inflammatorisk slitasjegikt vil inneholde en annen metabolsk profil og potensielt biomarkører til behandling og/eller respons
3. Spesielt tilstedeværelsen og påvisningen av organismesubtype- og biofilmbiomarkører
4. Disse profilene kan karakteriseres ved analyse av blod, urin og leddvæske
5. Disse dataene kan brukes til å generere diagnostiske tester som vil hjelpe håndteringen av et hovent ledd.
6. Det vil være en sammenheng mellom metabolsk profil og glidemiddelegenskapene til leddvæsken, som kan brukes i fremtidige ingeniørstrategier for å håndtere slitasjegikt.

1. Å analysere leddvæske fra artrose ledd for å identifisere potensielle biomarkører for sykdommen og ytterligere forståelse av bruskødeleggelsesveiene 2. Å vurdere populasjonsvariasjoner i leddvæskesammensetningen ved hjelp av metabonomikk og om denne sammensetningen korrelerer med artropati i ledd 3. Å studere smøre- og sliteegenskaper til leddvæsken og forstå hvordan den metabolske profilen påvirker smøring og påfølgende leddslitasje.

4. Å studere leddvæske ved hjelp av metabonomikk for å identifisere biomarkører for bakteriell kolonisering i tandem med mikrobiell 16S polymerasekjedereaksjon og genomisk sekvensering.

Prosjektets tidslinje:

Fasene i prosjektet skal være som følger:

Full forskning, nettsted og etisk godkjenning: Foreløpig etikk er allerede gitt. Det forventes ingen hindringer for forskning og godkjenning av stedet, og dette bør oppnås kort tid etterpå. (suksess = etisk godkjenning) Forventet juni 2015

Prøveinnsamling: Etterforskerne tar sikte på å rekruttere 150 pasienter til studien med et konservativt estimat på 10 per uke. Alle ortopediske pasienter vil bli målrettet. Flertallet forventes å bli rekruttert fra valgteatrene. (suksess = 150 poeng rekruttert) juni - september 2015 (og utover)

Metabonomisk analysemetodeutvikling: Etablering av kjernemagnetisk resonans (NMR) metodikk for metabolsk profilering av leddvæske som en prøvematrise. Metodeutvikling av væskekromatografi massespektroskopi (LCMS) umålrettet og målrettet metodikk for leddvæske (suksess = oppnå robust, sensitiv metodikk) oktober 2015

Joint Fluid Tribology: Analyse av de smørende egenskapene til leddvæsken (suksess = 150 prøver analysert) oktober – desember 2015

Metabonomisk analyse: For å gi maksimale resultater tar etterforskerne sikte på å analysere ved hjelp av NMR-screening med umålrettet og målrettet LCMS-analyse. Med omtrent 150 pasienter og dermed 450 kroppsvæskeprøver estimerer etterforskerne en analysetid på 6 måneder (suksess = metabolsk profilering og målrettet analyse) november - april 2016

Mikrobiell genetisk analyse: PCR og sekvensering av det mikrobielle genetiske innholdet i leddvæsken (suksess = ferdigstillelse i 150 prøver) april - juni 2016

Samling av resultater, Analyse og Rapportering: Utarbeidelse av resultater for innsending til journal med impact factor >10. (suksess = redaksjonell aksept av manuskript) juli - oktober 2016