Análise do fluido da articulação do joelho humano usando técnicas metabonômicas, genômicas e tribológicas

Articulações inchadas representam um desafio diagnóstico. Os diagnósticos possíveis incluem: osteoartrite, gota, doença reumatológica ou infecção. Os métodos de diagnóstico são limitados à microscopia, microbiologia e análise de traços. Esses métodos podem ser lentos, demorados, caros e muitas vezes inconclusivos.

A osteoartrite varia na gravidade de qualquer resposta inflamatória e sintomas subsequentes. Até o momento, nenhuma ligação molecular foi estabelecida para explicar essa ambigüidade. Estudos anteriores identificaram metabólitos da resposta inflamatória, mas falharam em investigar qualquer correlação com sintomas ou resposta a injeções direcionadas.

As infecções microbianas das articulações são destrutivas. Normalmente, leva de 2 a 3 dias para identificar um organismo causador e confirmar o diagnóstico. Estudos recentes sugerem colonização bacteriana de baixo nível nas articulações. Os investigadores pretendem analisar o fluido articular para qualquer colonização bacteriana usando enriquecimento e Reação em Cadeia da Polimerase 16S (PCR) e então correlacionar os resultados com o perfil metabólico. Além disso, os investigadores pretendem buscar metabólitos indicativos da presença de um biofilme que, se presente, limita severamente as opções de tratamento.

A metabonômica é a medida quantitativa da resposta multiparamétrica dinâmica de um sistema vivo a estímulos fisiopatológicos ou modificação genética. Isso fornece um perfil metabólico global, apesar de uma amostra biológica complexa e provou ser útil em muitos campos.

Nossas hipóteses são:

1. Cada patologia terá um perfil metabólico único
2. A osteoartrite inflamatória conterá um perfil metabólico diferente e potencialmente biomarcadores para tratamento e/ou resposta
3. Especificamente, a presença e detecção de subtipos de organismos e biomarcadores de biofilme
4. Esses perfis podem ser caracterizados pela análise de sangue, urina e fluido articular
5. Esses dados podem ser usados ​​para gerar testes de diagnóstico que ajudarão no tratamento de uma articulação inchada.
6. Haverá uma correlação entre o perfil metabólico e as propriedades lubrificantes do fluido articular, que podem ser utilizadas em futuras estratégias de engenharia para tratar a osteoartrite.

1. Analisar o fluido articular das articulações osteoartríticas para identificar potenciais biomarcadores da doença e entender melhor as vias de destruição da cartilagem 2. Avaliar as variações populacionais na composição do fluido articular usando metabonômica e se essa composição se correlaciona com a artropatia das articulações 3. Estudar a lubrificação e propriedades de desgaste do fluido da junta e entender como o perfil metabólico influencia a lubrificação e subsequentemente o desgaste da junta.

4. Estudar o fluido articular usando metabonômica para identificar biomarcadores de colonização bacteriana em conjunto com a reação em cadeia da polimerase 16S microbiana e sequenciamento genômico.

Cronograma do projeto:

As fases do projeto serão as seguintes:

Pesquisa completa, Site e Aprovação Ética: A ética provisória já foi concedida. Não são esperados obstáculos à pesquisa e aprovação do local e isso deve ser alcançado logo em seguida. (sucesso = aprovação ética) Previsto para junho de 2015

Coleta de amostra: Os investigadores pretendem recrutar 150 pacientes para o estudo, capturando uma estimativa conservadora de 10 por semana. Todos os pacientes ortopédicos serão alvo. Espera-se que a maioria seja recrutada nos teatros eletivos. (sucesso = 150 pts recrutados) junho - setembro de 2015 (em diante)

Desenvolvimento do Método de Análise Metabonômica: Estabelecimento da metodologia de Ressonância Magnética Nuclear (NMR) para o perfil metabólico do líquido sinovial como uma matriz de amostra. Desenvolvimento de método de Espectroscopia de Massa por Cromatografia Líquida (LCMS) sem direcionamento e metodologia direcionada para fluido sinovial (sucesso = obtenção de metodologia robusta e sensível) Outubro de 2015

Tribologia do fluido articular: análise das propriedades lubrificantes do fluido articular (sucesso = 150 amostras analisadas) outubro - dezembro de 2015

Análise Metabonômica: Para produzir o máximo de resultados, os investigadores pretendem analisar usando a triagem de NMR com análise de LCMS não direcionada e direcionada. Com aproximadamente 150 pacientes e, portanto, 450 amostras de fluidos corporais, os investigadores estimam um tempo de análise de 6 meses (sucesso = perfil metabólico e análise direcionada) novembro - abril de 2016

Análise Genética Microbiana: PCR e sequenciamento do conteúdo genético microbiano do fluido articular (sucesso = conclusão em 150 amostras) abril - junho de 2016

Agrupamento de resultados, Análise e Relatórios: Preparação de resultados para submissão a uma revista com fator de impacto >10. (sucesso = aceitação editorial do manuscrito) julho - outubro de 2016