Analys av mänskliga knäledsvätska med hjälp av metabonomiska, genomiska och tribologiska tekniker

Svullna leder representerar en diagnostisk utmaning. Möjliga diagnoser inkluderar: artros, gikt, reumatologisk sjukdom eller infektion. Diagnostiska metoder är begränsade till mikroskopi, mikrobiologi och spåranalys. Dessa metoder kan vara långsamma, tidskrävande, dyra och ofta ofullständiga.

Artros varierar i svårighetsgraden av varje inflammatoriskt svar och efterföljande symtom. Hittills har ingen molekylär koppling etablerats för att förklara denna tvetydighet. Tidigare studier har identifierat metaboliter av det inflammatoriska svaret men misslyckats med att undersöka någon korrelation med symtom eller svar på riktade injektioner.

Mikrobiella infektioner i leder är destruktiva. Det tar vanligtvis 2-3 dagar att identifiera en orsakande organism och bekräfta diagnosen. Nyligen genomförda studier tyder på låg nivå av bakteriell kolonisering i leder. Utredarna syftar till att analysera ledvätskan för eventuell bakteriell kolonisering med hjälp av anrikning och 16S Polymerase Chain Reaction (PCR) och sedan korrelera resultaten med den metaboliska profilen. Dessutom strävar forskarna efter att söka metaboliter som tyder på närvaron av en biofilm som, om den finns, allvarligt begränsar behandlingsalternativen.

Metabonomics är den kvantitativa mätningen av det dynamiska multiparametriska svaret hos ett levande system på patofysiologiska stimuli eller genetisk modifiering. Detta ger en global metabolisk profil trots ett komplext biologiskt prov och har visat sig användbart inom många områden.

Våra hypoteser är:

1. Varje patologi kommer att ha en unik metabolisk profil
2. Inflammatorisk artros kommer att innehålla en annan metabolisk profil och potentiellt biomarkörer för behandling och/eller svar
3. Närmare bestämt närvaron och detekteringen av organismsubtyp och biofilmbiomarkörer
4. Dessa profiler kan karakteriseras genom analys av blod, urin och ledvätska
5. Dessa data kan användas för att generera diagnostiska tester som hjälper till att hantera en svullen led.
6. Det kommer att finnas en korrelation mellan metabolisk profil och ledvätskans smörjmedelsegenskaper, som kan användas i framtida tekniska strategier för att hantera artros.

1. Att analysera ledvätska från artrosleder för att identifiera potentiella biomarkörer för sjukdomen och ytterligare förståelse av broskdestruktionsvägarna 2. Att bedöma populationsvariationer i ledvätskesammansättning med hjälp av metabonomik och om denna sammansättning korrelerar med artropati i lederna 3. Att studera ledvätskans smörj- och slitegenskaper samt förstå hur den metaboliska profilen påverkar smörjningen och därefter ledslitaget.

4. Att studera ledvätska med hjälp av metabonomik för att identifiera biomarkörer för bakteriell kolonisering i tandem med mikrobiell 16S polymeraskedjereaktion och genomisk sekvensering.

Projekt tidslinje:

Projektets faser ska vara följande:

Fullständig forskning, webbplats och etiskt godkännande: Provisorisk etik är redan beviljad. Inga hinder för forskning och platsgodkännande förväntas och detta bör uppnås kort därefter. (framgång = etiskt godkännande) Förväntas juni 2015

Provtagning: Utredarna strävar efter att rekrytera 150 patienter till studien med en försiktig uppskattning av 10 per vecka. Alla ortopediska patienter kommer att siktas in. Majoriteten förväntas rekryteras från de valbara teatrarna. (framgång = 150 poäng rekryterade) juni - september 2015 (och framåt)

Metabonomisk analysmetodutveckling: Etablering av kärnmagnetisk resonans (NMR) metodik för metabolisk profilering av ledvätska som provmatris. Metodutveckling av vätskekromatografi masspektroskopi (LCMS) oriktad och riktad metodik för ledvätska (framgång = att uppnå robust, känslig metodik) oktober 2015

Joint Fluid Tribology: Analys av ledvätskans smörjande egenskaper (framgång = 150 prover analyserade) oktober - december 2015

Metabonomisk analys: För att ge maximala resultat siktar forskarna på att analysera med NMR-screening med oriktad och riktad LCMS-analys. Med cirka 150 patienter och därmed 450 kroppsvätskeprover uppskattar utredarna en analystid på 6 månader (framgång = metabolisk profilering och målinriktad analys) november - april 2016

Mikrobiell genetisk analys: PCR och sekvensering av det mikrobiella genetiska innehållet i ledvätskan (framgång = färdigställande i 150 prover) april - juni 2016

Sammanställning av resultat, Analys och Rapportering: Förberedelse av resultat för inlämning till en tidskrift med en impact factor >10. (framgång = redaktionell acceptans av manuskript) Juli - oktober 2016