„Przekładanie biomarkerów stawowych na diagnozy” (ARTBioSes)

Wczesna diagnoza jest kluczowym czynnikiem w zapobieganiu i leczeniu chorób reumatycznych. Choroby reumatyczne diagnozuje się klasycznie na podstawie kryteriów łączących cechy kliniczne, biologiczne i radiologiczne. Jednak w aż 20% przypadków diagnoza pozostaje nieznana, a choroby reumatyczne niesklasyfikowane, co może prowadzić do opóźnienia specyficznego leczenia i niekorzystnych wyników klinicznych. Ponadto konwencjonalnym metodom może brakować czułości i swoistości w zakresie wczesnej diagnostyki. Próbki biologiczne są atrakcyjnym celem do wczesnego wykrywania uszkodzeń stawów, ponieważ pozwalają na zebranie informacji z kliniki i laboratorium na wielu poziomach. Najczęściej pobieranymi próbkami biologicznymi od pacjentów chorych na choroby reumatyczne są mazi stawowej metodą aspiracji stawowej, krew poprzez nakłucie żylne oraz próbki tkanek pobrane chirurgicznie. Badacze stawiają hipotezę, że w trudnych sytuacjach nowe biomarkery wykryte w mazi stawowej, krwi lub tkankach stawowych przy użyciu zarówno konwencjonalnych (np. histologia, immunodetekcja, PCR) i innowacyjne (m.in. spektroskopia Ramana, nanospektroskopia) badania laboratoryjne mogą pomóc w udoskonaleniu diagnostyki i lepszej klasyfikacji pacjentów z chorobami reumatycznymi.

Płyn stawowy składa się głównie z wody, białek, proteoglikanów, glikozaminoglikanów, lipidów, małych soli nieorganicznych i metabolitów, takich jak aminokwasy i cukry. Poszczególne składniki mazi stawowej mogą często pełnić wiele funkcji. Na przykład kwas hialuronowy utrzymuje złożone właściwości lepkosprężyste mazi stawowej i reguluje aktywność biologiczną końcowych produktów zaawansowanej glikacji, cytokin i enzymów związanych z chorobą zwyrodnieniową stawów. Prawidłowa funkcja stawu jest uzależniona od stanu składu mazi stawowej, zwłaszcza biorąc pod uwagę duże interakcje pomiędzy poszczególnymi składnikami. Chociaż reumatolodzy stosują konwencjonalne badania laboratoryjne od 50 lat, dostarczają one ograniczonych danych ilościowych i nie mogą szczegółowo opisać zmian biochemicznych i chemicznych, takich jak zmiany w składzie białek i profilu proteomicznym, jakim ulega mazi stawowej w stawach dotkniętych zapaleniem stawów. Pomiary odzwierciedlające cały profil chemiczny, biologiczny lub lepkosprężysty mazi stawowej mogą stanowić interesujące dodatkowe narzędzia. Przykładem innowacyjnej techniki pomiarowej jest spektroskopia Ramana, którą można zastosować do wykrywania zmian w mazi stawowej u pacjentów chorych na choroby reumatyczne. Stosunki intensywności pasma Ramana różnią się znacznie w widmach zebranych z mazi stawowej u pacjentów z radiologicznymi objawami uszkodzenia spowodowanego chorobą zwyrodnieniową stawów. Zmiany w drugorzędowej strukturze białka można wykorzystać jako ogólny marker zmian chemicznych w mazi stawowej i że zmiany te można powiązać z radiologiczną oceną uszkodzenia stawu kolanowego. Inne publikacje skupiały się na analizie Ramana kryształów ekstrahowanych z mazi stawowej. Nasza grupa opracowała wzmocnioną powierzchniowo spektroskopię Ramana (SERS) przy użyciu nanocząstek, które mogą być bardziej czułe niż konwencjonalna spektroskopia Ramana w charakteryzowaniu płynów biologicznych, zwłaszcza całej mazi stawowej, i rozszyfrowywaniu sygnatur widmowych specyficznych chorób reumatycznych.

Biomarkery krwi są od dawna stosowane w diagnostyce i monitorowaniu chorób reumatycznych. Są to głównie markery autoimmunizacji, stanów zapalnych, degradacji chrząstki czy przebudowy kości.

Tkanki stawowe obejmują chrząstkę stawową, kość, łąkotkę, błonę maziową, tłuszcz, ścięgna, więzadła i mięśnie. Uzyskuje się je podczas operacji. Ich analiza jest cenna do scharakteryzowania stanu miejscowego autoimmunizacji, stanów zapalnych, degradacji chrząstki lub przebudowy kości oraz do badania lokalnej aktywacji odpowiednich szlaków komórkowych i molekularnych przy użyciu konwencjonalnych technik biologii komórkowej i molekularnej.