Proteomic Analysis of Implant Surfaces in Athroplasty Failure

关节置换术失败中植入物表面的蛋白质组学分析

基本信息

  • 批准号:
    10623873
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-01-18 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Our team has developed a strategy that samples materials on surfaces of removed orthopedic implants using sonication and shown that the derived biofilm-sampling “sonicate fluids” have the highest yield of any specimen type for microbial detection and can furthermore be used to assess host response at implant surfaces. While assessment of host response has been clinically leveraged to differentiate infected from non-infected orthopedic implants, host-based approaches deployed to date have been simplistic, detecting alpha-defensin or profiling neutrophil numbers, for example, with none defining the microbiology of infected arthroplasties or underlying etiologies of non-infectious arthroplasty failure. We hypothesize that, beyond differentiating infectious from non-infectious arthroplasty failure, capturing host response in sonicate fluid using a proteomic approach will discern microbial etiologies of periprosthetic joint infection and individual causes of non- infectious arthroplasty failure. Given that detection of causative organisms in periprosthetic joint infection and definition individual causes of non-infectious arthroplasty failure, needed to direct management, are not universally realized with extant diagnostic approaches, this will be clinically useful. We propose the first-ever global, unbiased proteomic analysis of sonicate fluid, assessing in vivo human immune response to infectious compared to non-infectious arthroplasty failure and subsets thereof. We further propose an unbiased global analysis of microbial proteins in sonicate fluid in periprosthetic joint infection. Sonicate fluid has been shown in preliminary work to be suitable for the proposed proteomic analyses. Sonicate fluid from failed total knee arthroplasties will be studied using the new technology of liquid chromatography tandem mass spectrometry to determine whether host proteomic analysis can differentiate Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus lugdunensis, Enterococcus faecalis and Streptococcus agalactiae periprosthetic joint infection, and non-infectious arthroplasty failure subsets of aseptic loosening, periprosthetic fracture, instability, and osteolysis/adverse tissue reaction. In addition to mass spectrometry, a complementary next generation sequencing-based proximity extension assay approach that measures levels of 3,072 cytokines and other host proteins will be used to measure low abundance human proteins missed using mass spectrometry alone, allowing examination of host response in even greater detail. Finally, microbial proteomic analysis of sonicate fluid from patients with periprosthetic joint infection will be performed, to determine whether microbial proteomic analysis can differentiate S. aureus, S. epidermidis, S. lugdunensis, E. faecalis and S. agalactiae infections.
项目概要 我们的团队开发了一种策略,使用以下方法对移除的骨科植入物表面上的材料进行采样: 超声处理,并表明衍生的生物膜采样“超声处理液”具有所有样本中最高的产率 用于微生物检测的类型,还可用于评估植入物表面的宿主反应。 宿主反应的评估已在临床上用于区分感染者与未感染者 迄今为止部署的基于宿主的植入方法过于简单化,只能检测α-防御素或进行分析 例如,中性粒细胞数量没有定义感染关节置换术或潜在感染的微生物学 除了区分感染性关节置换术和非感染性关节置换术失败之外,我们还了解了这一点。 非感染性关节成形术失败,使用蛋白质组学捕获超声流体中的宿主反应 该方法将辨别假体周围感染的微生物病因和非假体周围感染的个体原因 鉴于假体周围感染和感染性关节置换术中致病微生物的检测。 指导管理所需的非感染性关节置换术失败的个体定义原因并不 通过现有的诊断方法普遍实现,这将在临床上有用。 我们提出了首次对超声液体进行全球性、无偏见的蛋白质组学分析,评估体内人体免疫 我们进一步提出与非感染性关节成形术失败及其子集相比对感染性的反应。 对假体周围感染中超声液中微生物蛋白的公正整体分析。 初步工作已表明适用于所提出的超声处理液。 将使用液相色谱串联新技术研究失败的全膝关节置换术 质谱法以确定宿主蛋白质组分析是否可以区分金黄色葡萄球菌, 表皮葡萄球菌、路邓葡萄球菌、粪肠球菌和无乳链球菌 假体周围关节感染和非感染性关节成形术失败 无菌性松动、假体周围关节的子集 骨折、不稳定性和骨质溶解/不良组织反应 除了质谱分析之外,还需要进行补充。 基于下一代测序的邻近分析扩展方法,可测量 3,072 的水平 细胞因子和其他宿主蛋白将用于测量使用中遗漏的低丰度人类蛋白 单独使用质谱法,可以更详细地检查宿主反应。最后,微生物。 对假体周围感染患者的超声液体进行蛋白质组分析,以确定 微生物蛋白质组分析是否可以区分金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、路邓葡萄球菌、粪肠球菌和 无乳链球菌感染。

项目成果

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