编辑推荐:
在 COVID-19 大流行背景下,为检测人血浆中抗 SARS-CoV-2 抗体,研究人员开展了基于流式细胞术同时检测人血浆中抗 SARS-CoV-2 IgG 和 IgM 的研究。结果显示该方法可靠准确,有助于评估免疫、识别无症状感染者等。
新冠疫情自 2019 年底爆发以来,迅速在全球范围内蔓延,给人类的生命健康和社会经济带来了巨大的冲击。严重急性呼吸综合征冠状病毒 2(SARS-CoV-2)是引发这场全球性公共卫生危机的 “罪魁祸首” 。在这场抗疫战斗中,了解人体对 SARS-CoV-2 的免疫反应变得至关重要。然而,现有的检测手段存在诸多不足。实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)虽为诊断 SARS-CoV-2 感染的 “金标准”,但它只能检测病毒 RNA,且在感染后期可能出现假阴性结果 。而其他检测抗 SARS-CoV-2 抗体的技术,如酶联免疫吸附试验(ELISA)和侧向流动免疫分析,在特异性和敏感性方面存在局限,基于细胞的流式细胞术难以高通量检测,基于微球的多重流式细胞术成本又过高。
为了突破这些困境,美国食品药品监督管理局(FDA)国家毒理学研究中心生化毒理学部门的研究人员 Jia-Long Fang、Leeza Shrestha 和 Frederick A. Beland 开展了一项重要研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先,他们获取了 100 名健康献血者(样本采集于 COVID-19 大流行前)和 100 名经实时 PCR 确诊的 COVID-19 患者的血浆样本。接着,通过基因工程技术,将 SARS-CoV-2 武汉株结构蛋白的编码序列插入 pcDNA3.4 哺乳动物表达载体,转染 FreeStyle 293F 细胞,从而制备出重组 SARS-CoV-2 结构蛋白,包括刺突蛋白亚基 1(S1)、S1 的 N 端结构域(S1A)、刺突受体结合域(RBD)、刺突蛋白亚基 2(S2)和核衣壳蛋白(N)。随后,运用基于微球的流式细胞术,同时检测人血浆样本中的抗 SARS-CoV-2 IgG 和 IgM 抗体 。
在研究结果部分:
- 流式细胞术检测方法的开发:通过蛋白质免疫印迹(Western blot)证实了重组蛋白的正确性,成功制备了病毒蛋白偶联的靶标微球和 5% 牛血清白蛋白(BSA)偶联的对照微球,开发出了能同时检测人血浆中抗 SARS-CoV-2 IgG 和 IgM 的流式细胞术检测方法,并确定了检测阳性的临界值。
- 人血浆中抗 SARS-CoV-2 抗体的检测情况:在健康献血者组中,仅个别样本对少数靶抗原呈弱阳性反应;COVID-19 患者组中,IgG 对各 SARS-CoV-2 抗原的反应性比 IgM 更强。以流行率来看,抗 RBD IgG = 抗 N IgG > 抗 S1 IgG > 抗 S1A IgG > 抗 S2 IgG ,抗 RBD IgM > 抗 S1 IgM > 抗 N IgM > 抗 S2 IgM。
- COVID-19 患者中抗体与各因素的相关性:男性 COVID-19 患者的抗 S2 IgG 流行率和抗 RBD IgM 水平高于女性;年龄与抗 S1 IgG、抗 S1A IgG、抗 RBD IgG 和抗 N IgG 水平呈正相关,65 岁及以上患者的抗 RBD IgG 水平显著高于 29 岁及以下患者;不同种族(白种人和西班牙裔)间抗体流行率和水平差异不显著;症状出现后天数与抗体流行率和水平无显著关联;重症患者的抗 S1 IgG、抗 S1A IgG 和抗 RBD IgG 水平显著高于轻症或中症患者。
研究结论和讨论部分表明,该研究开发的流式细胞术检测方法,尤其是以 RBD 为抗原时,具有高灵敏度和特异性,能同时检测人血浆中的抗 SARS-CoV-2 IgG 和 IgM 抗体。不过,该方法也存在局限性,如使用的是原始 SARS-CoV-2 武汉株的抗原,可能无法灵敏检测出针对当前变异株的抗体 。但总体而言,这项研究为评估人体免疫、识别无症状感染者、确定 COVID-19 流行率提供了一种有效的分析方法,在疫情防控和临床诊断中具有重要意义。