Analiza płynu stawu kolanowego człowieka przy użyciu technik metabonomicznych, genomicznych i tribologicznych

Opuchnięte stawy stanowią wyzwanie diagnostyczne. Możliwe rozpoznania to: choroba zwyrodnieniowa stawów, dna moczanowa, choroba reumatologiczna lub infekcja. Metody diagnostyczne ograniczają się do mikroskopii, mikrobiologii i analizy śladowej. Metody te mogą być powolne, czasochłonne, kosztowne i często niejednoznaczne.

Choroba zwyrodnieniowa stawów różni się stopniem nasilenia odpowiedzi zapalnej i kolejnych objawów. Do tej pory nie ustalono żadnego związku molekularnego, który mógłby wyjaśnić tę niejednoznaczność. W poprzednich badaniach zidentyfikowano metabolity odpowiedzi zapalnej, ale nie udało się zbadać żadnej korelacji z objawami lub odpowiedzią na ukierunkowane wstrzyknięcia.

Infekcje bakteryjne stawów są destrukcyjne. Zazwyczaj identyfikacja organizmu sprawczego i potwierdzenie diagnozy trwa zwykle 2-3 dni. Ostatnie badania sugerują niski poziom kolonizacji bakteryjnej w obrębie stawów. Badacze zamierzają przeanalizować płyn stawowy pod kątem jakiejkolwiek kolonizacji bakteryjnej za pomocą wzbogacenia i reakcji łańcuchowej polimerazy 16S (PCR), a następnie skorelować wyniki z profilem metabolicznym. Ponadto badacze dążą do poszukiwania metabolitów wskazujących na obecność biofilmu, którego obecność poważnie ogranicza możliwości leczenia.

Metabonomika to ilościowy pomiar dynamicznej, wieloparametrowej odpowiedzi żywego organizmu na bodźce patofizjologiczne lub modyfikację genetyczną. Zapewnia to globalny profil metaboliczny pomimo złożonej próbki biologicznej i okazało się przydatne w wielu dziedzinach.

Nasze hipotezy to:

1. Każda patologia będzie miała unikalny profil metaboliczny
2. Zapalna choroba zwyrodnieniowa stawów będzie miała inny profil metaboliczny i potencjalnie biomarkery leczenia i/lub odpowiedzi
3. W szczególności obecność i wykrywanie podtypów organizmów i biomarkerów biofilmu
4. Profile te można scharakteryzować za pomocą analizy krwi, moczu i płynu stawowego
5. Dane te można wykorzystać do wygenerowania testów diagnostycznych, które pomogą w leczeniu obrzękniętego stawu.
6. Będzie istnieć korelacja między profilem metabolicznym a właściwościami poślizgowymi płynu stawowego, co można wykorzystać w przyszłych strategiach inżynieryjnych do leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów.

1. Analiza płynu stawowego ze stawów z chorobą zwyrodnieniową stawów w celu zidentyfikowania potencjalnych biomarkerów choroby i dalszego zrozumienia szlaków niszczenia chrząstki 2. Ocena wariancji populacji w składzie płynu stawowego za pomocą metabonomii i czy ten skład koreluje z artropatią stawów 3. Badanie właściwości smarne i zużycie płynu stawowego oraz zrozumieć, w jaki sposób profil metaboliczny wpływa na smarowanie, a następnie zużycie stawu.

4. Badanie płynu stawowego za pomocą metabonomiki w celu identyfikacji biomarkerów kolonizacji bakteryjnej w połączeniu z bakteryjną reakcją łańcuchową polimerazy 16S i sekwencjonowaniem genomu.

Oś czasu projektu:

Fazy ​​projektu mają wyglądać następująco:

Pełne badanie, witryna i zatwierdzenie etyczne: Tymczasowa etyka została już przyznana. Nie przewiduje się żadnych przeszkód w badaniach i zatwierdzeniu lokalizacji, co powinno nastąpić wkrótce potem. (sukces = aprobata etyczna) Przewidywany czerwiec 2015 r

Pobieranie próbek: Badacze zamierzają zrekrutować 150 pacjentów do badania, zachowując ostrożne szacunki 10 na tydzień. Adresatami będą wszyscy pacjenci ortopedyczni. Oczekuje się, że większość będzie rekrutowana z teatrów fakultatywnych. (sukces = 150 zrekrutowanych punktów) czerwiec - wrzesień 2015 (od teraz)

Opracowanie metody analizy metabonomicznej: ustanowienie metodologii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) do profilowania metabolicznego płynu maziowego jako matrycy próbki. Opracowanie metodologii chromatografii cieczowej spektroskopii masowej (LCMS) nieukierunkowanej i ukierunkowanej metodologii płynu maziowego (sukces = osiągnięcie solidnej, czułej metodologii) Październik 2015

Tribologia płynu stawowego: Analiza właściwości smarnych płynu stawowego (sukces = 150 przebadanych próbek) październik - grudzień 2015

Analiza metabonomiczna: Aby uzyskać maksymalne wyniki, badacze dążą do analizy za pomocą skriningu NMR z nieukierunkowaną i ukierunkowaną analizą LCMS. Przy około 150 pacjentach, a więc 450 próbkach płynów ustrojowych, badacze szacują czas analizy na 6 miesięcy (sukces = profilowanie metaboliczne i analiza celowana) listopad - kwiecień 2016 r.

Analiza genetyczna drobnoustrojów: PCR i sekwencjonowanie zawartości genetycznej drobnoustrojów w płynie stawowym (sukces = ukończenie w 150 próbkach) kwiecień - czerwiec 2016

Zestawianie wyników, analiza i raportowanie: Przygotowanie wyników do publikacji w czasopiśmie o współczynniku wpływu >10. (sukces = akceptacja redakcyjna manuskryptu) lipiec - październik 2016