Анализ жидкости коленного сустава человека с использованием метабономных, геномных и трибологических методов

Опухшие суставы представляют собой диагностическую проблему. Возможные диагнозы включают: остеоартрит, подагру, ревматологические заболевания или инфекции. Диагностические методы ограничены микроскопией, микробиологией и анализом следов. Эти методы могут быть медленными, трудоемкими, дорогими и часто безрезультатными.

Остеоартрит различается по тяжести любой воспалительной реакции и последующих симптомов. На сегодняшний день не установлено никакой молекулярной связи, объясняющей эту неоднозначность. Предыдущие исследования идентифицировали метаболиты воспалительной реакции, но не смогли исследовать какую-либо корреляцию с симптомами или реакцией на целевые инъекции.

Микробные инфекции суставов разрушительны. Обычно для выявления возбудителя и подтверждения диагноза требуется 2-3 дня. Недавние исследования предполагают низкий уровень бактериальной колонизации суставов. Исследователи стремятся проанализировать суставную жидкость на наличие любой бактериальной колонизации с помощью обогащения и 16S-полимеразной цепной реакции (ПЦР), а затем сопоставить результаты с метаболическим профилем. Кроме того, исследователи стремятся найти метаболиты, указывающие на наличие биопленки, которая, если она присутствует, серьезно ограничивает возможности лечения.

Метабономика — это количественное измерение динамического многопараметрического ответа живой системы на патофизиологические стимулы или генетическую модификацию. Это обеспечивает глобальный метаболический профиль, несмотря на сложный биологический образец, и доказал свою полезность во многих областях.

Наши гипотезы:

1. Каждая патология будет иметь уникальный метаболический профиль
2. Воспалительный остеоартрит будет иметь другой метаболический профиль и, возможно, биомаркеры лечения и/или ответа.
3. В частности, наличие и обнаружение биомаркеров подтипа организма и биопленки.
4. Эти профили могут быть охарактеризованы анализом крови, мочи и суставной жидкости.
5. Эти данные можно использовать для создания диагностических тестов, которые помогут справиться с опухшим суставом.
6. Будет установлена ​​корреляция между метаболическим профилем и смазочными свойствами суставной жидкости, которую можно будет использовать в будущих инженерных стратегиях лечения остеоартрита.

1. Провести анализ суставной жидкости суставов, пораженных остеоартрозом, для выявления потенциальных биомаркеров заболевания и дальнейшего понимания путей разрушения хряща. 2. Оценить популяционные различия в составе суставной жидкости с помощью метабономики и выяснить, коррелирует ли этот состав с артропатией суставов. 3. Изучить смазочные и износостойкие свойства суставной жидкости и понять, как метаболический профиль влияет на смазку и, как следствие, на износ суставов.

4. Изучить суставную жидкость с помощью метабономики для выявления биомаркеров бактериальной колонизации в тандеме с микробной 16S-полимеразной цепной реакцией и геномным секвенированием.

Сроки реализации проекта:

Этапы проекта должны быть следующими:

Полное исследование, сайт и этическое одобрение: предварительное этическое одобрение уже предоставлено. Никаких препятствий для проведения исследований и утверждения площадки не ожидается, и это должно быть достигнуто вскоре после этого. (успех = этическое одобрение) Ожидается в июне 2015 г.

Сбор образцов: Исследователи стремятся привлечь к исследованию 150 пациентов, по самым скромным оценкам, 10 пациентов в неделю. Все ортопедические пациенты будут целевыми. Ожидается, что большинство будет набрано из выборных театров. (успех = набрано 150 баллов) июнь - сентябрь 2015 г. (и далее)

Разработка метода метабономического анализа: создание методологии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для метаболического профилирования синовиальной жидкости в качестве образца матрицы. Разработка метода жидкостной хроматографии и масс-спектроскопии (ЖХМС), нецелевой и целевой методологии для синовиальной жидкости (успех = создание надежной, чувствительной методологии) Октябрь 2015 г.

Трибология суставной жидкости: анализ смазывающих свойств суставной жидкости (успех = анализ 150 проб) Октябрь – декабрь 2015 г.

Метабономический анализ: чтобы получить максимальные результаты, исследователи стремятся проводить анализ с использованием ЯМР-скрининга с нецелевым и целевым анализом ЖХ-МС. Приблизительно 150 пациентов и, таким образом, 450 образцов биологических жидкостей исследователи оценивают время анализа в 6 месяцев (успех = метаболическое профилирование и целевой анализ) Ноябрь - апрель 2016 г.

Микробный генетический анализ: ПЦР и секвенирование микробного генетического содержимого суставной жидкости (успех = завершение 150 образцов) апрель - июнь 2016 г.

Сопоставление результатов, анализ и отчетность: подготовка результатов для подачи в журнал с импакт-фактором >10. (успех = редакционное принятие рукописи) июль - октябрь 2016 г.