Skład biofilmu jako predykcyjny biomarker zakażenia protezy stawu (Biofilms)

Szacuje się, że ponad 80% infekcji u ludzi jest wynikiem tworzenia się biofilmu. Biofilmy to nagromadzenie mikroorganizmów (głównie bakterii) na powierzchni, w wyniku czego powstaje funkcjonalna społeczność, która zapewnia odporność na antybiotyki i korzystne środowisko dla wzrostu gatunków chorobotwórczych, które w przeciwnym razie zostałyby usunięte przez mechanizmy obronne organizmu.

Stosowanie implantów medycznych we współczesnej medycynie staje się coraz częstszym zjawiskiem, a endoprotezoplastyka stawu biodrowego i kolanowego stanowi dużą liczbę operacji implantologicznych. Niestety infekcje często skutkują uszkodzeniem wszczepionego urządzenia (około 1-2% w przypadku alloplastyki stawu kolanowego i biodrowego), co wymaga rozległej operacji rewizyjnej. Obecnie nie istnieją żadne biomarkery prognostyczne dla PJI, a testy diagnostyczne wymagają, aby infekcja już się rozwinęła i często mogą być wysoce inwazyjne. Badania przeprowadzone przez NIH sugerują, że gromadzenie się bakterii (znane jako biofilmy) może odpowiadać za ponad 80% infekcji bakteryjnych w ludzkim ciele i wykazano, że rozwijają się one na implantach medycznych, takich jak te stosowane w endoprotezoplastyce stawu biodrowego i kolanowego. Biofilmy bakteryjne na implantach medycznych są słabo poznane, co sprawia, że ​​leczenie jest bardzo złożone.

Celem badaczy jest identyfikacja wczesnych biomarkerów prognostycznych PJI w oparciu o ocenę struktury biofilmu na implantach usuniętych podczas operacji rewizyjnej, albo w wyniku PJI, albo z przyczyn aseptycznych, takich jak uszkodzenie mechaniczne. Badacze zbadają tworzenie się biofilmu na protezach stawu biodrowego za pomocą sekwencjonowania nowej generacji (NGS) i mikroskopii rentgenowskiej z kontrastem fazowym 3D, a także porównają różnorodność bakterii i strukturę biofilmu między zakażonymi i niezainfekowanymi próbkami, aby odpowiedzieć na trzy główne pytania:

1. Czy badacze potrafią dokładnie opisać charakterystyczny mikrobiom biofilmów protezy stawu biodrowego?
2. Czy istnieje wyraźna charakterystyczna struktura mikrobiomu lub biofilmu związana z PJI?
3. Czy badacze mogą wykryć takie charakterystyczne elementy biofilmu jako biomarkery w prostych badaniach krwi?