Bu makalede, SARS-CoV-2 enfeksiyonuna veya aşılamasına karşı immün yanıttan kaynaklanan iki immünoglobulin izotipi (IgA, IgM veya IgG) için antikor titrelerindeki dinamik değişiklikleri izlemek için uygun bir yöntem açıklanmaktadır. Bu ‘Multianalit Covid-19 İmmün Yanıt Paneli’, ‘çift kanallı’ özelliğe sahip akış tabanlı bir multipleks okuyucu kullanılarak okunan kodlanmış mikrosferler üzerine inşa edilmiş üç dolaylı immünotahlil kullanır.
Çoklu biyobelirteçleri uyum içinde sorgulamak için multipleks teknolojiler birkaç on yıldır mevcuttur; Bununla birlikte, aynı analit üzerindeki çoklu epitopları değerlendirme yöntemleri sınırlı kalmaktadır. Bu rapor, SARS-CoV-2 enfeksiyonuna veya aşılamasına karşı immün yanıt ile ilişkili yaygın immünoglobulin izotiplerinin (örneğin, IgA, IgM ve IgG) serolojik testi için çoklanmış bir immünoboncuk testinin geliştirilmesini ve optimizasyonunu açıklamaktadır. Analizler, çift kanal özelliğine sahip akış tabanlı, multipleks floresan okuyucu kullanılarak gerçekleştirildi. Optimizasyonlar, analit yakalama süresine, tespit antikor konsantrasyonuna ve tespit antikor inkübasyon süresine odaklanmıştır. Analitik tahlil performans özellikleri (örneğin, tahlil aralığı (kantitasyonun alt ve üst sınırları dahil); ve tahlil içi ve tahliller arası hassasiyet), ‘çift kanallı’ mod kullanılarak IgG / IgM veya IgA / IgM serotip kombinasyonu için birlikte oluşturulmuştur. IgG için 30 dakika, IgM için 60 dakika ve IgA için 120 dakika olan analit yakalama süreleri, çoğu uygulama için uygundu ve tahlil performansı ve verim dengesi sağladı. 30 dakika boyunca 4 μg / mL’de optimal tespit antikor inkübasyonları gözlenmiştir ve genel olarak mükemmel hassasiyet (yüzde varyans katsayısı (%CV) ≤% 20) ve gözlenen duyarlılık değerleri göz önüne alındığında, genel uygulamalar için önerilmektedir. IgG izotipinin dinamik aralığı, klinik uygulamalar için 1:500 seyreltme faktöründe sağlam titre değerlendirmelerini destekleyen her tahlil (Spike S1, Nükleokapsid ve Membran glikoproteinleri) için birkaç büyüklük sırasına yayılmıştır. Son olarak, optimize edilmiş protokol, SARS-CoV-2 aşı rejimini tamamlayan denekler (n = 4) için Spike S1 serokonversiyonun izlenmesine uygulandı. Bu kohort içinde, Spike S1 IgG seviyelerinin, ikinci doz uygulamasından sonraki 14 günde, IgM veya IgA izotiplerinden çok daha yüksek (~ 40 kat) sinyal yoğunluğunda maksimum titrelere ulaştığı gözlenmiştir. İlginçtir ki, büyük ölçüde konuya bağlı olan oldukça değişken Spike S1 IgG titre bozunma oranlarının gözlemlendiğini gözlemledik, bu da gelecekteki çalışmaların konusu olacaktır.
Biyolojik örneklerde hastalıkla ilişkili çoklu biyobelirteçlerin eşzamanlı ölçümü, patolojik süreçlere tanımlayıcı ve öngörücü içgörüler sağlar. Enzime bağlı immünosorbent tahlilleri (ELISA’lar) gibi geleneksel tek analitli immünolojik prosedürler, hem klinik hem de araştırma ortamlarında kantitatif analizlerin temel taşı olsa da, bu tekniklerin verim, her ölçüm için gereken numune miktarı ve hastalık seyri boyunca sıklıkla iç içe geçmiş çoklu biyolojik elementlerin çalışmasını büyük ölçüde sınırlayan maliyet etkinliği ile ilgili önemli sınırlamalarıolabilir1 . Mikrosfer tabanlı çoklama teknolojisi, laboratuvar verimini artırmak, numune kıtlığını azaltmak ve maliyet tasarrufunu en üst düzeye çıkarmak için tekrarlayan testleri azaltmak için tahlilleri birleştirme kabiliyeti nedeniyle hem teşhis hem de araştırma tesisleri için vazgeçilmez bir platform haline gelmiştir 1,2,3,4. Son zamanlarda, bu çoklama gücünün daha da arttırılması, çift muhabir yeteneklerine sahip araçlarla tanıtıldı. Çift raporlayıcı özelliği, algılama için iki floresan kanal uygular ve aynı analit üzerinde birden fazla epitopun algılanmasına izin veren başka bir çoklama boyutu sağlar.
Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2), mevcut koronavirüs hastalığı 2019 (COVID-19) pandemisinden sorumlu patojendir5. RT-PCR testi, hastalık seyrinin başlangıcında enfeksiyon doğrulaması için çok önemli olsa da, antikor titrelerinin serolojik incelemelerinin, bireylerin önceki bir maruziyet veya iyileşme ile ilgili doğru ve eksiksiz eleştirileri için zorunlu olduğu kanıtlanmıştır; bağışıklamaya bir yanıt; ve/veya Covid-19 aşılama etkinliğinin değerlendirilmesi 6,7.
Bu rapor, akış tabanlı, multipleks okuyuculu çift raporlama sistemi kullanan çoklu SARS-CoV-2 viral antijenleri için serokonversiyonun ölçülmesi için yöntemleri tanımlamaktadır. Spesifik olarak, Spike S1, Nükleokapsid ve Membran (aka Matrix) glikoproteinleri için testler içeren 3 pleks SARS-CoV-2 antijenleri paneli için iki antikor alt tipinin (IgG / IgM veya IgA / IgM olarak yapılandırılmış) eşzamanlı tespiti açıklanmaktadır. Bu yaklaşım, uzunlamasına serokonversiyonun yakalanması için ideal bir girişim sağlar ve Covid-19 pandemisine karşı cephanelikte değerli bir araç sağlar.
SARS-CoV-2 maruziyetine karşı bir bağışıklık tepkisinin takdir edilmesi, enfeksiyon durumunun RT-PCR tabanlı sürveyansı ile birlikte, Covid-19’dan iyileşme sürecini açıklığa kavuşturmak, potansiyel terapötik değere sahip iyileşen plazmayı tanımlamak için bir araç olarak hizmet etmek ve enfeksiyon oranlarını popülasyon ölçeğinde araştırmak için bir reçete olarak iyi tanımlanmıştır10,11. İnsan deneklerde serokonversiyonun anlaşılmasına farklı örnekler arasında protein (antijen) dizileri 12, immünoblotlar 13, hızlı immünokromatografik yapılar14 ve enzime bağlı immünosorbent tahlilleri (ELISA’lar) 15,16,17 sayılabilir. Yukarıda belirtilen bu tekniklerin her biri, çoklu immünoglobulin izotiplerini küçük modifikasyonlarla ayrı ayrı değerlendirebilir. Bununla birlikte, bu prosedürler, bu makalede sunulduğu gibi, çoklu izotiplerin paralel analizine izin vermek için pratik olarak yeniden tasarlanamaz, maliyet ve verim faktörlerini popülasyon tabanlı bir ölçek test stratejisinde uygulamaları için sınırlamalar olarak sunar. Bu uygulamaların birçoğu aynı zamanda çoklu antijen seviyelerini paralel olarak ya sunulduğu gibi ya da multipleks ELISA18,19 gibi değiştirilmiş formatlarda birleştirme fırsatı sunar. Son olarak, immünoboncuk platformu, çoklu antijen seviyeleriniparalel olarak 20,21’de değerlendirme imkanı sağlar, ancak ‘çift kanallı‘ tahlil yeteneklerine sahip son cihaz kullanılmadıkça, tahlil başına tek bir epitop (yani, immünoglobulin izotipi) ile sınırlandırılmıştır.
Bu yazıda, Covid-19 aşılı bireylerin serokonversiyon vaka çalışmasında ‘çift kanallı’ modda alet kullanılarak bir immünoboncuk testinde çoklu epitopların güvenilir ölçümünü sağlayan protokoller sıralanmıştır. Yöntem, laboratuvar otomatik sistemlerinin entegrasyonu ile geliştirilebilecek manuel tahlil tasarımları kullanılarak mükemmel hassasiyet (%CV değerleri tipik olarak <%20) göstermiştir. Seçilen tüm analitler ve epitoplar için tahlil duyarlılığı ve dinamik aralık rutin değerlendirmeler için uygundu. Ticari olarak temin edilebilen anti-antijen IgA ve IgM immünoreaktiflerinin eksikliği, kantitasyonu IgG izotipine sınırlamış olsa da, böyle bir kısıtlama, kalibrant22,23 olarak belirli bir örneğe göre yarı kantitatif değerlendirmeler veya değerlendirmeler sunma yeteneğini engellemez.
Doğrulanmış immünoboncuk testi, Covid-19 aşısı ile aşılanmış bireylerin bir kohortunda serokonversiyonun araştırılması için tahsis edildi. Diğer benzer platformların aksine, enstrümantasyon ailesi, manuel bir iş akışında günde yüzlerce bireyde ve otomatik bir şemada günde binlerce kişide serokonversiyonun araştırılmasına izin verir. Genel olarak, bu bulgular ‘çift kanallı’ yaklaşımın, aynı tahlil için paralel olarak çoklu epitopların tanımlanması için uygun duyarlılığa sahip olduğunu ve multianalit bağlamında uygulanabilir olduğunu doğrulamaktadır. Sırasıyla fikoeritrin ve Süper Parlak 436 floroforlarla gerçekleştirilen kanal 1 ve kanal 2’ye duyarlılıklardaki bir fark, belirli bir deney için uygulanabilir analitik sonuçların elde edilmesini sağlamak için belirli bir deneyin tasarımını garanti edebilir. Yani, kanal 1’in epitoplar veya daha düşük prevalanslı analitler için ayrılması, bilinmeyenlerin gözlemlenen değerlerini içeren tahlilin dinamik bir aralığını korumak için gerekli olabilir. Bu düşüncenin ötesinde, tahlil tasarımı açıktı ve sınırlı analitik yeteneklere sahip laboratuvarlar için kolayca erişilebilir olmalıydı. Elbette, Şekil 5’te belirttiğimiz gibi, kanal 1’den kanal 2’ye girişim göz önüne alındığında bu husus tartılmalıdır, bu sayede daha yüksek bolluk izotiplerinden gelen girişim, çift kanallı bir formatta ölçüldüğünde çok daha düşük bollukta olanlar için yanıltıcı analitik hatalara neden olabilir. Son derece farklı analit konsantrasyonlarına sahip durumlarla bu girişim potansiyeli, tahlil tasarım aşamasında uygun şekilde ele alınmadığı takdirde yaklaşımda önemli bir sınırlama oluşturabilir.
Sonuç olarak, Covid-19 enfeksiyonuna veya aşılamaya karşı immün yanıt ile ilişkili majör immünoglobulin izotiplerinden antikor titrelerini hızlı bir şekilde ölçmek için bir yöntem sunulmuştur. Bu yaklaşımı serokonversiyonun değerlendirilmesi için uzunlamasına bir şekilde uygulamak, hastalığın seyrini yönetmek ve / veya izlemek için daha iyi kullanılabilecek veya alternatif olarak potansiyel Covid-19 güçlendirici aşı programlarına rehberlik edebilecek bilgiler sağlayabilir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar, tesislerinin kullanımı için Rush Biomarker Development Core’a, konu kaydı ve biyonumune işleme için Rush Biorepository’ye ve Walder Vakfı’nın Chicago Koronavirüs Değerlendirme Ağı (Chicago CAN) Girişimi hibe numaraları SCI16 (J.R.S. ve J.A.B.) ve 21-00147 (J.R.S. ve J.A.B.) ve Swim Across America Vakfı’ndan (J.A.B.) bir ödüle teşekkür etmek istiyor.
384-well black side polystyrene microtiter plates | Thermo Fisher | 12-565-346 | |
Activation buffer (0.1 M NaH2PO4, pH 6.2) | Prepared in house | ||
Assay buffer (PBS, 1% Bovine Serum Albumin, 0.01% Polysorbate-20) | Prepared in house | ||
Bovine Serum Albumin, heat shock fraction | MilliporeSigma | A-7888-50G | |
Coupling buffer (50 mM MES, pH 5.0) | Prepared in house | ||
COVID 19 M Coronavirus Recombinant Matrix Protein (6xHis tag) | MyBioSource | MBS8574735 | |
Disposable pipette tips | |||
EDC (1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride) | Thermo Fisher | PIA35391 | |
Goat Albumin, Fraction V Powder | MilliporeSigma | A2514-1G | |
IgA Goat anti-Human, R-PE, Polyclonal | Thermo Fisher | OB205009 | |
IgG Goat anti-Human, R-PE, Polyclonal | Thermo Fisher | OB204009 | |
IgG Goat anti-Rabbit, R-PE, Polyclonal | Thermo Fisher | OB403009 | |
IgM Goat anti-Human, R-PE, Polyclonal | Thermo Fisher | OB202009 | |
IgM Mouse anti-Human, SB 436, Clone SA-DA4 | Thermo Fisher | 62999842 | |
Instrument Analyzer | Luminex Corp. | INTELLIFLEX-RUO | |
Low-Bind microcentrifuge tubes (1.5 mL) | Thermo Fisher | 13-698-794 | |
MagPlex-C Microspheres, Region XXX | Luminex Corp. | MC10XXX-01 | |
MES hydrate (2-(N-Morpholino) ethane sulfonic acid hydrate) | MilliporeSigma | M2933 | |
Microplate aluminum sealing tape | Thermo Fisher | 07-200-683 | |
Polysorbate-20 | Thermo Fisher | BP337-500 | |
Quality Biological Inc. PBS, pH 7.2 | Thermo Fisher | 50-751-7328 | |
Quench buffer (PBS, 1% Goat Serum Albumin, 0.01% Polysorbate-20) | Prepared in house | ||
SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Nucleocapsid Protein (His tag) | Sino Biologicals | 40588-V08B | |
SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike Protein (S1 Subunit, His tag) | Sino Biologicals | 40591-V08H | |
SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike RBD Antibody, Rabbit pAb | Sino Biologicals | 40592-T62 | |
SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Nucleocapsid Antibody, Rabbit mAb | Sino Biologicals | 40588-R0004 | |
SARS-CoV-2 (COVID-19) Membrane Antibody (IN), Rabbit pAb | ProSci | 10-516 | |
Sulfo-NHS (N-hydroxysulfosuccinimide) | Thermo Fisher | PIA39269 | |
Wash Buffer (PBS, 0.01% Polysorbate-20) | Prepared in house | ||
Water, LC/MS grade | Thermo Fisher | W-64 |