Рентгенівські промені не виявляють його протягом тижнів: як аналіз крові може виявити поширене післяопераційне захворювання на ранній стадії

Гетеротопічна осифікація (ГО) — це поширене післяопераційне захворювання, при якому в м'яких тканинах аномально утворюються кісткові структури. У новому дослідженні, оцінюється ефективність простого аналізу крові для виявлення ГО задовго до того, як її можна виявити за допомогою методів візуалізації.

Чому важливе раннє виявлення ГО

ГО є серйозним ускладненням майже для 1 з 3 пацієнтів, які перенесли операцію з заміни тазостегнового суглоба. Цей стан не тільки призводить до хронічного болю, але й обмежує рухливість.

Сучасні методи візуалізації, такі як рентген і КТ, виявляють ГО лише через 6–8 тижнів після операції — значно пізніше, ніж період, коли профілактичне лікування є ефективним. Більше того, хірургічне видалення ГО не відновлює функцію у понад 75 % випадків.

Відсутність ранньої діагностики також заважає впровадженню стратегій прецизійної медицини. Профілактичне лікування, включаючи опромінення та протизапальні препарати, необхідно проводити протягом першого тижня після операції, однак ці втручання несуть серйозні ризики, такі як ускладнення загоєння ран або несрощення кісток (коли зламана кістка не загоюється належним чином).

Наразі всі пацієнти, яким замінюють тазостегновий суглоб, отримують таке лікування, що означає, що 3 з 4 пацієнтів, у яких ніколи не розвинеться ГО, без необхідності піддаються значним ризикам. Існує нагальна потреба у можливостях ранньої діагностики для виявлення пацієнтів із групи ризику та оптимізації термінів їхнього лікування.

Націлювання на рідкісні циркулюючі клітини-попередники

Дослідження вчених було зосереджено на тому, чи можуть вони виявити гетеротопічну осифікацію за кілька тижнів до того, як вона стане видимою на рентгенівських знімках, аналізуючи рідкісні клітини, виявлені в крові пацієнта. Вони висунули гіпотезу, що мезенхімальні прогеніторні клітини (МПК), попередники кісткових клітин, вивільняються в кровотік з місця пошкодження на ранніх стадіях аномального формування кісток.

Якщо б їм вдалося успішно виявити та проаналізувати ці рідкісні циркулюючі МПК (cMPC) за допомогою простого забору крові, вони могли б розробити «рідку біопсію», яка б передбачала, у яких пацієнтів може розвинутися ГО задовго до того, як це стане можливим за допомогою сучасних рентгенологічних методів.

Дослідники зібрали зразки крові у 22 пацієнтів, які проходили артропластику кульшового суглоба, перед операцією та на 1-й і 14-й день після операції, ретельно спостерігаючи за ними за допомогою рентгену, щоб визначити, чи розвинулася у когось з них HO.

Використовуючи раніше розроблений пристрій, здатний виділяти надзвичайно рідкісні клітини з цільної крові, вони успішно виділили cMPC і провели секвенування РНК, щоб ідентифікувати специфічні для HO патерни експресії генів.

Вони підтвердили ці результати на мишачій моделі HO, використовуючи генетичне відстеження родоводу, щоб підтвердити, що циркулюючі клітини походять з місця пошкодження. Крім того, вони розробили модель прогнозування з використанням алгоритмів машинного навчання на основі 32 генів, пов'язаних з HO.

Генна сигнатура та ефективність прогнозування

Результати показали, що cMPC вивільняються в кровотік вже через шість годин після травми, яка викликає HO у мишей — за 41 день до того, як HO можна виявити за допомогою рентгенівської візуалізації. Це раннє вивільнення свідчить про те, що аналіз крові може дати шеститижневу перевагу для втручання у пацієнтів із групи ризику.

Ці cMPC мають унікальну сигнатуру з 32 генів, яка тісно пов'язана з формуванням кісток. Модель машинного навчання досягла точності з чутливістю до 90% і специфічністю 100% у прогнозуванні, які пацієнти з артропластикою кульшового суглоба розвинуть ГО.

Це означає, що вони можуть точно ідентифікувати 9 з 10 пацієнтів з групи ризику, уникаючи при цьому помилкових позитивних результатів. Крім того, вони продемонстрували, що ця рідка біопсія може ефективно контролювати реакцію на лікування.

У мишей, яких лікували інгібітором ГО, вони виявили значне зниження експресії ключових генів cMPC, що корелювало зі зменшенням формування ГО.

Відстеження лінійного походження підтвердило, що ці циркулюючі клітини походять від Gli1-позитивних окістяних клітин у місці пошкодження, того ж типу клітин, що відповідають за формування гетеротопічної кістки, що є прямим доказом того, що cMPC на основі крові відображають зміни на рівні тканин.

Перегляньте записи:

Клінічний вплив і ширше застосування

Застосування цієї технології має потенціал для трансформації профілактики та лікування HO.

Простий аналіз крові через 1–3 дні після операції дозволяє виявити близько 30 % пацієнтів, які дійсно знаходяться в зоні ризику, що допомагає уникнути непотрібного лікування та ускладнень для 70–75 % пацієнтів, у яких малоймовірний розвиток HO.

Крім того, їхній підхід дозволяє відстежувати ефективність профілактичного лікування в режимі реального часу, що дає можливість медичним працівникам підбирати тривалість терапії індивідуально для кожного пацієнта.

Виявляючи зміни, пов'язані з HO, за кілька тижнів до того, як відбудеться незворотне формування кісткової тканини, вони можуть розпочати лікування в критичний ранній період, коли втручання мають більшу ймовірність бути ефективними.

Крім того, ця методологія може бути поширена на інші медичні стани, пов'язані з аномальним розвитком MPC, такі як остеоартрит, хронічна тендінопатія та прогресуюча фібродисплазія, відкриваючи шлях для ширшого застосування в регенеративній медицині та лікуванні різних опорно-рухових розладів.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.