超灵敏免疫学检测技术应用于新冠抗体响应

【字体: 时间:2022年09月26日 来源:上海交大系统生物医学研究院

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  最常见的血清学检测方法是酶联免疫吸附试验(ELISA),其灵敏度较低。该研究团队提出一个大胆的假设:在感染或接种疫苗后,SARS-CoV-2特异性抗体的出现是一个的连续过程,因此采用比ELISA灵敏度更高的方法,就有可能缩短IgG和IgM的血清转换时间

  

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)仍然在全球肆虐。控制疫情最重要的手段之一就是执行快速精准的诊断。新冠血清学检测相比于金标准核酸检测,有着更方便、可指示无症状感染等优点,此外,由于SARS-CoV-2特异性抗体对RBD的应答和血清中和活性之间的高度相关性,血清学检测是评估COVID-19患者和接种疫苗者血清中和活性的最有效的手段。病毒感染后,在血清可检测到病毒特异性抗体的时间被称之为血清转换时间,在传统认知中,血清转换时间对应于IgM和IgG分别为7天和14天以上。滞后的血清转换时间阻碍了血清学检测的应用,尤其在早期诊断上的应用。最常见的血清学检测方法是酶联免疫吸附试验(ELISA),其灵敏度较低。该研究团队提出一个大胆的假设:在感染或接种疫苗后,SARS-CoV-2特异性抗体的出现是一个的连续过程,因此采用比ELISA灵敏度更高的方法,就有可能缩短IgG和IgM的血清转换时间,即有望在更早的时间点用免疫分析法检测新冠病毒感染。如果以上假设可以得到证实,将促进抗体检测方法在实际临床诊断中发挥更重要的作用,也将加强人们对新冠病毒感染窗口期的认知。

基于此前的刺突蛋白(Spike, S)衍生的全覆盖小肽芯片研究(BioartMED链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Va3ASyZ1c9hXNzbqEkRJow),该研究团队结合RBD/S2-78肽与先进的单分子阵列(Simoa)的单分子检测能力,建立了一种超灵敏的免疫检测方法——UIM-COVID-19,并将该方法用于监测灭活疫苗或SARS-CoV-2感染诱导的特异性抗体应答(图1)。在监测灭活疫苗接种后以及新冠病毒感染后特异性抗体应答中,该检测方法将RBD蛋白作为探针,以传统的流式免疫荧光检测试剂以及商业化的ELISA检测试剂作为对照,检测了来自8位灭活疫苗接种志愿者的82份疫苗接种时序血清,结果显示,UIM-COVID-19所揭示的血清转换时间比流式细胞术与ELISA放大均提早大约两周。

此外,高灵敏的检测方法还可以提高目前已有的检测探针的检出效果。以S2-78小肽为探针,对比UIM-COVID-19与传统流式检测方法在新冠康复患者(n=43),健康人(n=43)和其他疾病病人队列(n=50)中区分感染者与非感染者的能力。结果显示,通过UIM-COVID-19这一超灵敏检测方法的增益,S2-78小肽检测IgG用以区分健康人与新冠康复患者的ROC曲线AUC值由流式免疫荧光分析方法的0.798(0.7077~0.8885,95%CI)增加到了Simoa分析的0.983(0.9638~1,95%CI),诊断能力有了明显的提升,其他模型也观察到了类似的结果。

综上所述,该研究结合单分子阵列平台(Simoa)、RBD和此前发现的SARS-CoV-2 S2蛋白衍生的S2-78小肽,开发了一种超灵敏的检测方法(UIM-COVID-19)。利用接种灭活疫苗的时序血清样本,检测到血清转换时间比流式免疫荧光技术术和ELISA提早约2周。这加强了人们对病毒感染后窗口期的认识,同时也表明血清转换时间实际上是受限于传统的技术手段,不仅仅是新冠病毒,许多其它病毒感染后的血清转换时间可能都比我们目前所认知的要早,亦将对具有传染风险的患者的确诊时间大幅提前,从而实现临床早期干预提供重要检测技术支撑。此外,通过结合超灵敏的单分子检测,S2-78小肽显示出与RBD蛋白相当的诊断能力,这意味着该小肽具有应用于临床高灵敏COVID-19诊断的潜力。基于单分子的SARS-CoV-2超灵敏检测也为免疫学研究和诊断提供了一种有前途的强大方法。

本项研究的共同第一作者为欧飞洋博士生(上海交通大学)、赖丹昀博士生(上海交通大学),共同通讯为陶生策研究员(上海交通大学)和徐宏研究员(上海交通大学)。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114710


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