Presisjonsmedisin for Nociception, Sngception og Proprioception.

Presisjonsmedisin er definert som "en fremvoksende tilnærming for sykdomsbehandling og forebygging som tar hensyn til individuell variasjon i gener, miljø og livsstil for hver person" av Precision Medicine Initiative.

Smerte er definert som "en ubehagelig sensorisk og emosjonell opplevelse assosiert med faktisk eller potensiell vevsskade eller beskrevet i form av slik skade" av International Association for the Study of Pain (IASP). Tradisjonelt er sårhet, eller sng, også inkludert som en av smertefølelsen. Nylig definerte vi sngception som syre- og/eller sårhetsfølelse i det somatosensoriske systemet, og avslørte at analgesi i muskler er gjennom substans P og Tac1.

I henhold til det kliniske resultatet reagerte noen pasienter godt på fysiske midler, og noen foretrakk injeksjoner. De genetiske variantene av de ovenfor nevnte gener kan være de avgjørende faktorene for differensielle terapeutiske effekter. Det tok imidlertid omtrent 4-8 uker for en pasient å bytte fra ett behandlingsalternativ til et annet. Hvis vi kan bestemme den optimale behandlingsmodaliteten ved hjelp av genetiske biomarkører, vil behandlingsforløpet og den totale utstrekningen avta mye.

Vi antar at de genetiske variantene av de foreslåtte genene (TRPV1, ASIC1a, ASIC3, Tac1, COMT, TCL1A, POMC, RGS4, ASIC2, ASIC4, TRPA1, NK1R, G2A, GPR4, OGR1, TDAG8, TASK1, TASK2, TREK1SK3 , P2X2, P2X3, P2X5, TRPV4, KCNK1, NTSR1, NTSR2, CaV3.2, Nav1.1, Piezo1 og Piezo2, Runx3 eller Egr3, endotelinkonverterende enzym-lignende 1 (ECEL1), myosin tungkjede gener MYH8,3 og MYH8,3 myosinbindende protein C-gen, MYBPC1 og TNNI2, TNNT3 og TPM2 som koder for muskelregulerende proteiner troponin I, troponin T og beta-tropomyosin) kan være de prognostiske biomarkørene for sng/smertebehandlinger eller proprioseptiv funksjon.

1. Spesifikke mål

1. Å sette opp neste generasjons sekvensering (NGS)-basert tilnærming for å finne genetiske varianter som kan bestemme responsen til sng/smertebehandlingsmodaliteter og fenotypen av idiopatisk skoliose.
2. For å finne mulig metabolomikk og proteomiske markører for sng/smerte.
3. For å bestemme algoritmen for presisjonsmedisin for sng/smertekontroll via de genetiske markørene.

2. I de siste årene har teamet vårt oppnådd noen prestasjoner for å rettferdiggjøre søket etter genetiske varianter for utvikling av en ny sår/smertebehandlingsalgoritme.

1. Analgesi av LLLT er gjennom TRPV1.
2. Analgesi ved terapeutisk ultralyd er gjennom ASIC3.
3. Dekstroseinjeksjon reduserte kroniske muskelsmerter gjennom ASIC1a.
4. Biomarkør for sng/smerte ved fibromyalgi.

3.Studiedesign

(1) Deltakere fra kohort A-Myofascial smertesyndrom: Vi vil rekruttere 80 pasienter fra National Taiwan University Hospital og dets filialsykehus.

A. Pasientens valgbarhet:

1. Inklusjonskriterier: (1) Alder mellom 18-100 år. (2) VAS>=30 eller VAS>=30 ved 4 kg trykk (3) Diagnostisert som pasienter med myofascial smertesyndrom og villige til å motta behandling (inkludert LLLT, terapeutisk ultralyd og lokal dekstrose-injeksjonsbehandling). Diagnosen MPS ble bekreftet av hovedetterforskeren ved å bruke kriteriene stramt bånd, triggerpunkt og utstrålende smerte.
2. Eksklusjonskriterier: De med aktiv infeksjon, malignitet og hematologiske sykdommer ble ekskludert. Pasientene som hadde fått lokal injeksjon ved øvre trapezius innen 6 måneder er også ekskludert.

B. Studiedesign:

1. Etter å ha innhentet det informerte samtykket, samles de grunnleggende demografiske dataene, inkludert alder, kjønn, jobb, utdanningsnivå og tidligere medisinsk historie til kvalifiserte pasienter.
2. De kvalifiserte pasientene fikk først LLLT med en bølgelengde på 685 nm og en effekt på 30 mW (BTL-5000 Laser, BTL, Stevenage, UK) ved energitettheter på 8 J/cm2 ved triggerpunktet til øvre trapezius-muskel. VAS-smerten før og etter behandling og VAS-sng samles inn for henholdsvis LLLT-fenotypebestemmelse.
3. Deretter er de hensiktsmessig fordelt i to grupper (40 personer i hver gruppe): A. terapeutisk ultralydgruppe; B. proloterapigruppe. Gruppe A mottar 1 MHz terapeutisk ultralyd i 5 minutter med en frekvens på 2-3 ganger per uke ved den smertefulle øvre trapeziusmuskelen. Gruppe B mottar hyperton proloterapi ved perimysium av øvre trapeziusmuskel. Injeksjonsvæsken er 5 ml 5 % dekstroseløsning. For å sikre at nålen ikke var i en blodåre, ble kanylen aspirert før injeksjon. Den samme legen (hovedetterforskeren) injiserer alle pasientene for å unngå variasjon mellom legene. Ingen annen medisin eller fysisk modalitet ble gitt for å unngå effektforstyrrelser i begge gruppene.
4. De rekrutterte pasientene får evaluering før og etter injeksjon, og 2 uker etter injeksjon. Det primære utfallet er VAS-smerte og VAS-sng (visuell analog skala) med en skår på 0-100, hvor 100 er verdien som representerer høyeste grad av smerte. De sekundære resultatene er smerteterskel, muskeltonus og SF-36-et spørreskjema består av 36 elementer og 8 domener som tar for seg pasientens oppfatning av deres QoL (livskvalitet). Venøse blod- og urinprøver ble tatt ved henholdsvis første besøk og 2 ukers besøk. Blodprøvene ble merket med et anonymisert ID-nummer, sentrifugert og oppbevart ved -80 ºC i en låst fryser til tidspunktet for fremtidig behandling. Buffy coaten separeres etter sentrifugering og lagres også. Urinprøvene ble alikvotert og lagret ved -80 ºC i en låst fryser for fremtidig analyse.
5. Redningsterapi (kryssbehandling): Hvis deltakeren ikke er fornøyd med sin første behandlingsrunde og forbedringen av VAS er mindre enn 10, er de kvalifisert til å motta redningsterapien - behandlingen i den andre gruppen. Og de skal tilbake til klinikken i ytterligere 2 uker. Utfallsvariablene vil også bli samlet inn ved 3. besøk.

(2) Deltakere fra kohort B-idiopatisk skoliose: Vi vil rekruttere 80 pasienter fra National Taiwan University Hospital og dets filialsykehus, og Taichung Veteran Hospital.

A. Pasientens valgbarhet:

1. Inklusjonskriterier: (1) Alder mellom 10-65 år. (2) Diagnostisert som idiopatisk skoliose Diagnosen skoliose ble bekreftet ved antero-posterior vanlig røntgen med Cobbs vinkel større enn 10 grader.
2. Eksklusjonskriterier: (1) De som hadde aktiv infeksjon, malignitet og hematologiske sykdommer ble ekskludert. (2) De som har spesifikke etiologier av skoliose, inkludert medfødt skoliose på grunn av misdannelse eller feil segmentering av ryggvirvlene og nevromuskulær skoliose på grunn av muskulær ubalanse, syndromisk skoliose eller degenerativ skoliose.

B. Studiedesign:

1. Etter å ha innhentet det informerte samtykket, samles grunnleggende demografiske data, inkludert alder, kjønn, jobb, utdanningsnivå, fysisk aktivitetsnivå og tidligere medisinsk historie til kvalifiserte pasienter.
2. De rekrutterte pasientene får evaluering kun én gang. De innsamlede parameterne inkluderer Cobbs vinkel, ryggradsrotasjonsvinkel, VAS-smerte og VAS-sng (visuell analog skala) med en skår på 0-100, hvor 100 er verdien som representerer den høyeste graden av smerte, smerteterskel (Park, Kim et al. al. 2011), styrke og tonus i paraspinal muskel, og SF-36-a spørreskjema består av 36 elementer og 8 domener som tar for seg pasientens oppfatning av deres QoL (livskvalitet) (Li, Wang et al. 2003). Det ble også tatt venøse blod- og urinprøver. Blodprøvene ble merket med et anonymisert ID-nummer, sentrifugert og oppbevart ved -80 ºC i en låst fryser til tidspunktet for fremtidig behandling. Buffy coaten separeres etter sentrifugering og lagres også. Urinprøvene ble alikvotert og lagret ved -80 ºC i en låst fryser for fremtidig analyse.

(3) DNA-ekstraksjon og NGS-basert sekvensering og genotyping Genomisk DNA vil bli ekstrahert fra perifert blod mononukleære celler fra deltakerne ved bruk av Gentra Puregene-settet i henhold til protokollen fra produsenten (Qiagen, Hilden, Mettmann, Tyskland), og utsatt for agarose gel og O.D. forholdstester for å bekrefte renheten og konsentrasjonen. DNA vil bli fragmentert ved bruk av Covaris (Covaris, Woburn, MA, USA), med sikte på en topplengde på 800 bp. Illumina-biblioteker vil bli generert fra gDNA ved hjelp av TruSeq Library Preparation Kit (Illumina, San Diego, CA, USA).

DNA-fangstprober vil bli spesialdesignet for å målrette mot TRPV1, ASIC1a, ASIC3, Tac1, COMT, TCL1A, POMC og RGS4, og vil bli syntetisert ved hjelp av Roche KAPA HyperChoice-protokollen (Roche, Madison, WI, USA). Alle de kodende regionene og ikke-kodende regionene (promotere, introner, 5' og 3' utranslaterte regioner) av disse 8 genene vil bli inkludert.

NGS-målregionanriking vil bli brukt for å berike/fange målregionen (~148 Kb). De berikede bibliotekene vil deretter bli sekvensert ved hjelp av Illumina MiSeq for å generere parede avlesninger på 300 bp. Den forventede dybden til de målrettede regionene vil være 200x i gjennomsnitt.

Dataanalyser vil bli utført som tidligere beskrevet. Kort fortalt vil de rå sekvenseringsdataene bli justert til det humane referansegenomet (feb. 2009, GRCh37/hg19) ved bruk av BWA-MEM. Vi vil bruke Picard til å utføre nødvendig datakonvertering, sortering og indeksering. Hovedvariantoppkallingsprosessen, for både enkeltnukleotidvarianter og indeler, vil bli operert med GATK-programvarepakken. Strukturelle varianter vil også bli identifisert. Vi vil bruke ANNOVAR for å passende kommentere de genetiske variantene; dette inkluderer minst genannotering, aminosyreendringsannotering, SIFT-score, PolyPhen2-score, dbSNP-identifikatorer, 1000 Genome Project allelfrekvenser, gnomAD allelfrekvenser og ClinVar-database med varianter av klinisk betydning. Vi vil da bruke IGV til å se kartleggingen og merknaden av sekvenser på et grafisk grensesnitt.

Allelfrekvensene til varianter av interesse vil bli sammenlignet mellom ulike grupper av deltakere. Vi vil se etter mulige sjeldne varianter med svært sterke effekter (single-gen-modellen) samt relativt vanlige varianter med moderat til sterk effekt (den komplekse fenotypemodellen).