Endoprotezy stawowe mogą skutecznie leczyć wyniszczające zwyrodnienie stawów. Jednak zakażenie jest istotną przyczyną niepowodzenia. Odpowiednia diagnostyka nadal stanowi wyzwanie. Połączenie zaawansowanego obrazowania z sekwencjonowaniem nowej generacji próbek pobranych endoskopowo powinno pomóc w mapowaniu i charakteryzowaniu. (PJI MAP/DEF)

Możliwość przeprowadzenia dodatkowej analizy DNA na materiale resztkowym z tych próbek (który w przeciwnym razie zostałby wyrzucony) daje perspektywę uzyskania dokładniejszego obrazu mikrobiomu i biofilmu obecnego na komponentach protezy. To jest cel projektu. Na podstawie kryteriów podejrzenia infekcji (Musculoskeletal Infection Society oraz European Society for Bone and Joint Infections) wybrani pacjenci przechodzą standardowe testy poprzez analizę próbek krwi, płynu stawowego, tkanek i kości (szpiku), a także badania obrazowe, takie jak zdjęcia rentgenowskie, MRI i skany nuklearne. Jeśli na tej podstawie (Faza 1) diagnoza i charakter infekcji są jasne, przeprowadza się procedurę diagnostyczną artroskopii połączonej z biopsjami tkanki maziowej okołoprotezowej, kości i szpiku kostnego (Faza 2) i przechodzi się bezpośrednio do operacji otwartej, w której część lub cała proteza jest wymieniana w jednej lub dwóch sesjach (Faza 3), a także pobiera się próbki płynu stawowego, tkanek, kości i szpiku kostnego.

Wszystkie próbki uzyskane podczas Fazy 1, 2 lub 3 poddawane są standardowym badaniom mikrobiologicznym i patologicznym; jednak materiał resztkowy jest teraz również poddawany analizie genetycznej DNA bakteryjnego/grzybiczego. Ludzkie DNA pacjenta nie jest badane. Próbki są pobierane przy użyciu oddzielnych instrumentów, aby zapobiec krzyżowemu zanieczyszczeniu. Płyn stawowy (1 do 10 ml), tkanka maziowa (2 do 6 mm³) oraz kość (szpik kostny) (2 do 6 ml) pobrane w i wokół komponentów protezy są zbierane i przechowywane w sterylnych pojemnikach do badania mikrobiologicznego oraz w sterylnych pojemnikach zawierających formaldehyd do badania patologicznego. Każdy pojemnik jest oznaczony identyfikatorem pacjenta i miejscem pobrania (np. podudzie, strona boczna). Torba zawierająca 6 do 8 oznaczonych pojemników jest transportowana do laboratorium Mikrobiologii. Podobna torba jest wysyłana do laboratorium Patologii. Zawsze występuje nadmiar płynu, tkanki, kości lub materiału szpiku kostnego (1 do 2 ml lub mm³ na miejsce). Ten materiał jest normalnie wyrzucany. Dla tego projektu badawczego jest on zbierany, ale w przeciwieństwie do próbek mikrobiologicznych i patologicznych, te pojemniki są tylko kodowane (np. SEPTORT001 (liczba oznacza pacjenta pierwszego) płyn stawowy, błona maziowa 1, błona maziowa 2, (biofilm w) panewce, (biofilm w) krętarzu większym kości udowej, (biofilm) trzon kości udowej, (biofilm na) końcówce trzpienia w protezie biodra). Pod koniec sesji pojemniki są zbierane w małej plastikowej torbie. Ta torba jest umieszczana w większej plastikowej torbie wraz z formularzem MicroGenDx. Ten formularz zawiera następujące informacje: SEPTORT i numer pacjenta, wiek, płeć, prawa lub lewa strona, staw (proteza biodra, kolana, barku...), datę pobrania, wstępną diagnozę (infekcja okołoprotezowa stawu), pole wyboru dla badania ortopedycznego, pole wyboru dla pożądanej analizy (qPCR Rapid Screening i NGS), a także podpis głównego badacza. Pod koniec sesji chirurgicznej osobiście dostarcza on to do HIRUZ BioBanku w celu przekazania do przechowywania w zamrażarce -80°C. Po zebraniu około pięciu toreb w ciągu kilku tygodni, międzynarodowy kurier odbiera kartonowe pudełko zawierające te torby. Pudełko do badań medycznych (nie wymagane suchego lodu) jest zapieczętowane przez technika laboratoryjnego w HIRUZ Biobanku. Pudełko jest zazwyczaj odbierane we wtorek po południu i przybywa do laboratorium w Teksasie następnego ranka w środę (czas lokalny). W zależności od normalnego obciążenia klinicznego, próbki badawcze są przetwarzane do analizy genetycznej mikrobiomu albo tego samego dnia, albo później po przechowaniu. Laboratorium w USA nie otrzymuje żadnych danych, które mogłyby zidentyfikować pacjenta. Dane z wyników analizy genetycznej są szyfrowane i przesyłane elektronicznie w bezpiecznym formacie do głównego badacza w UZ Gent. Tylko główny badacz i profesor David Creytens są upoważnieni do dostępu do tej bazy danych. Obaj są odpowiedzialni za ciągłą kontrolę jakości systemu bezpieczeństwa, zapobiegając w ten sposób nieautoryzowanemu dostępowi do danych, zgodnie z wytycznymi Dobrej Praktyki Klinicznej. To badanie powinno pozwolić nam potwierdzić lub wykluczyć, czy leżąca u podstaw infekcja protezy jest rzeczywiście przyczyną objawów pacjenta, ale może również pomóc określić topografię infekcji – w szczególności, czy jest rozproszona czy skoncentrowana w określonym komponencie protezy – oraz skład mikrobiomu i biofilmu.