Luke Beagan

The antibacterial and immunomodulatory effects of Fucoidan and Vancomycin implant coatings - in small and large animal models of prosthetic joint infection

Betændelse i et kunstigt led er en katastrofal komplikation hos patienter efter både hofte og knæ-operationer og kan medføre invaliditet og i værste fald død. Dette skyldes behov for reoperationer og lange hospitalsindlæggelser. Det har igennem de seneste år vist sig at være et voksende problem. Ved udvikling af betændelse sætter bakterier sig på proteseoverfladen. Det gælder derfor om at undgå dette, som netop er formålet med vores forsøg – At udvikle behandlinger der kan modstå udvikling af betændelse.

På trods af stigende fokus på forskning i dette område, har der hidtil været begrænset gennembrud i form af nye behandlinger. Der er således stor brug for at finde nye og mere moderne metoder til at forebygge disse betændelser. Vi vil fokusere på to nye metoder. 1) Vi har arbejdet med et molekyle, som er udvundet af alger, kaldet Fucoidan. Det har vist at have en lang række effekter på immunsystemet og på inflammation og kan muligvis forebygge bakterieinfektioner samt forhindre knogle destruktion af bakterier. Vi mener, at dette molekyle har stort potentiale til at forebygge infektioner i kunstige led. 2) Desuden vil vi undersøge mulige kombinerede virkninger af Fucoidan sammen med et velkendt antibiotikum Vancomycin, der anvendes i en ny type kunstig led belægning.

Inden behandlingen kan iværksættes på patienter, bliver vi nødt til at sikre, at den fungerer. Derfor vil vi undersøge de nye behandlinger på dyr, som afspejler den menneskelige sygdomsproces. Vores forskningsgruppe har stor erfaring med lignende studier, hvorfor vi kan gennemføre forskningen. Som det første vil vi efterprøve Fucoidan og Vancomycins antibakterielle effekt i en veletableret musemodel. Små Fucoidan eller Vancomycin beklædte titaniumstænger med bakterier vil blive indopereret under musens hud, hvorefter effekten af bakterie vækst undersøges. Derefter vil vi udvikle en større dyremodel. Titaniumimplantater vil blive indsat sammen med bakterier i fårenes lårben. Vi vil evaluere infektionen på den omkringliggende knogle, bakterievæksten på implantatet, samt det lokale immunrespons på infektionen og mængden af knogle destruktion.

Som det sidste vil vi bruge den udviklede fåremodel til at foretage en mere detaljeret analyse af Fucoidan og Vancomycin belægnings indvirkning på kunstigt led betændelse. Her vil implantaterne blive indsat i knogle sammen med bakterier og beklædning, og derefter vil den omkringliggende knogle analyseres. De forskellige implantatgrupper sammenlignes for at fastslå Fucoidans og Vancomycins indvirkning på bakterievækst og knoglenedbrydning, såvel som effekten af det lokale immunrespons på infektionen. Samlet set vil disse resultater udgøre vigtige fremskridt inden for dette kritiske forskningsområde. Vi forventer at påvise levedygtige terapier, som vil føre til udvikling af nye typer af kunstige led, der vil nedsætte sygelighed og risiko for død hos det betydelige antal patienter, der kræver indopereret et kunstigt led.