Immuniteit beoordelen door kwantitatieve meting van SARS-CoV-2 IgG-antilichamen in vingerprikmonsters

Abstract

COVID-19 heeft miljarden mensen over de hele wereld direct of indirect getroffen. De reactie op de pandemie was gericht op het voorkomen van de verspreiding van de ziekte en het verbeteren van de behandelingsmogelijkheden. Diagnostische technologieën hebben sinds het begin van de pandemie een sleutelrol gespeeld in deze reactie. Naarmate vaccins en andere behandelingen zijn ontwikkeld en toegepast, is de belangstelling voor het begrijpen en meten van het individuele niveau van immuunbescherming toegenomen. Historisch gezien werd het gebruik van antilichaamtiters om systemische immuniteit te meten beperkt door een onvolledig begrip van de relatie tussen antilichamen en immuniteit, het ontbreken van internationale standaarden voor antilichaamconcentraties om cross-study vergelijkingen mogelijk te maken, en onvoldoende klinische gegevens om de ontwikkeling mogelijk te maken van robuuste antilichaam-immuniteitsmodellen.

Deze beperkingen zijn echter onlangs verschoven. Met een beter begrip van antilichamen, de afkondiging van WHO-antilichaamstandaarden en de ontwikkeling van immuniteitsmodellen met behulp van datasets van meerdere COVID{0}}-vaccinonderzoeken, kunnen bepaalde soorten kwantitatieve antilichaamtests nu een manier bieden om individuele of gemeenschapsimmuniteit te controleren tegen COVID-19. Met name tests die de concentratie van anti-RBD IgG kwantificeren – antilichamen die zich richten op het receptorbindende domein van de S1-spike-eiwitcomponent van het SARS-CoV-2-virus – zijn veelbelovend als een bruikbare en schaalbare maatstaf voor het COVID-virus. {6}} immuniteit van zowel individuen als gemeenschappen. Om deze belofte waar te maken, is echter een snelle en gemakkelijk af te nemen test nodig.

Om aan deze belangrijke klinische behoefte te voldoen, heeft Brevitest zijn point-of-care-technologieplatform ingezet dat snel (<15 minute), quantitative antibody test with a sample of 10 µl of whole blood from a fingerstick. The test we validated on this platform measures the concentration of anti-RBD IgG in Binding Antibody Units per milliliter (BAU/mL) per WHO Reference Standard NIBSC 20/136.

In dit artikel presenteren we onderzoeken die zijn gebruikt om de Brevitest anti-RBD IgG-assay te karakteriseren en de klinische prestaties, ondergrens van de meting, precisie, lineariteit, interferentie en kruisreactiviteit te evalueren. De resultaten demonstreren het vermogen van deze assay om de anti-RBD IgG-concentratie van een patiënt te meten. Deze informatie kan, samen met modellen die zijn ontwikkeld op basis van recente klinische proeven met COVID-19-vaccins, een manier bieden om het huidige niveau van immuunbescherming van een individu of gemeenschap tegen COVID-19-infectie te beoordelen.

Daarom moeten we in ons dagelijks leven onze immuniteit actief verbeteren en een gezonde levensstijl hebben: voldoende slaap, een gezond dieet, matige lichaamsbeweging en het vermijden van slechte gewoonten zoals roken zijn de basisvoorwaarden voor het verbeteren van de immuniteit en de juiste lichaamsbeweging, in daarnaast ontdekten we dat Cistanche ook de immuniteit kan versterken, en dat de fenylethanoïde glycosiden in Cistanche de productie en het effect van immunosuppressieve factoren kunnen remmen, waardoor de immuniteit van het lichaam wordt verbeterd.

Klik waar u cistanche kunt kopen

Invoering

Severe Acute Respiratory Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is een nieuw coronavirus dat in december 2019 naar voren kwam als de oorzaak van de ernstige luchtwegaandoening (COVID-19) in China en zich snel verspreidde, waardoor een wereldwijde pandemie ontstond . Het SARS-CoV-2-virus maakt deel uit van het Betacoronavirus-genus van de Coronaviridae-familie. Andere leden zijn onder meer het Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 1 (SARS-CoV-1) en het Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV).1 De hoge overdraagbaarheid van het virus leidde tot een snelle, wereldwijde verspreiding ondanks ongekende inspanningen door volksgezondheidsautoriteiten om de voortgang van de pandemie te vertragen, inclusief lockdowns, maskermandaten, promoties voor openbare hygiëne, publieke investeringen in snelle vaccin- en therapeutische ontwikkeling en andere maatregelen.

Diagnostische tests voor de detectie van actieve infectie door het virus en beoordeling van de immuunrespons van het lichaam op een virale uitdaging hebben een cruciale rol gespeeld bij de inspanningen om op de pandemie te reageren, evenals om de ziekte en de effecten ervan op het lichaam te begrijpen. Voor directe detectie van het virus in de luchtwegen is een overvloed aan nucleïnezuuramplificatietesten (waaronder PCR-testen) en virale antigeentesten ontwikkeld. Deze tests hebben bewezen belangrijke elementen te zijn van klinische diagnose en strategieën voor ziektebeheer. Virale detectie- en kwantificeringsassays geven echter geen informatie over de immuungeschiedenis, respons of status van het lichaam, noch geven ze enige indicatie van het risico van toekomstige infectie of herinfectie.

Om te begrijpen hoe het immuunsysteem van een patiënt op het virus reageert, hebben we serologische testen nodig. Vóór wijdverspreide moleculaire testen en vaccinatie werden deze tests soms ook gebruikt om infectie door SARS-CoV-2 te diagnosticeren. De grondgedachte voor deze aanpak was dat de aanwezigheid van antilichamen tegen een nieuw virus, met name IgM-antilichamen, zonder voorgeschiedenis van infectie, zou kunnen worden gebruikt om de huidige infectie te diagnosticeren, indien gekoppeld aan concordante klinische symptomen. Deze diagnostische benadering werd echter grotendeels verlaten in het begin van de pandemie door de snelle groei en gemakkelijke beschikbaarheid van antigeen- en nucleïnezuurtesten (NAT's). Desalniettemin vonden serologische tests nog steeds enkele toepassingen voor epidemiologische monitoring en uitbraakcontrole bij bepaalde populaties.

Naarmate de pandemie vorderde, leidde een samenwerking tussen regeringen, academici en de farmaceutische industrie tot de ontwikkeling en het testen van verschillende kandidaat-vaccins, met als hoogtepunt een reeks goedkeuringen door gezondheidsautoriteiten over de hele wereld vanaf eind 2020. Hoewel vaccinatie een aanzienlijke impact had op de omvang en ernst van infecties in de meeste gevallen een onvermijdelijke achteruitgang van die bescherming werd verwacht op basis van eerdere ervaringen met vaccins. De aard van dat verval en de effectieve beschermingsduur variëren echter sterk tussen vaccins en individuen, en de impact van het verlies van bescherming op de gemeenschap blijft onbekend. Dienovereenkomstig is er een voortdurend debat over het nut, de noodzaak en de timing van boosterdoses van vaccins om de immuunbescherming tegen het virus te behouden, een debat dat is geïntensiveerd met de opkomst van verschillende varianten van de oorspronkelijke stam.

Om de reactie van een individu op vaccinatie te begrijpen en nauwkeurig weer te geven om hen te helpen geïndividualiseerde beslissingen te nemen met de best beschikbare kennis, zijn kwantitatieve antilichaamtests nodig die op gevoelige wijze de antilichaamniveaus kunnen meten die worden gegenereerd door het vaccin, natuurlijke infectie of een combinatie van beide. Maar hoewel gevoeligheid, specificiteit en herhaalbaarheid essentieel zijn, zijn snelle resultaten en gemakkelijke toediening (inclusief zowel de monstermatrix als de testlocatie) ook wenselijke kenmerken van elke test die naar verwachting op grote schaal zal worden gebruikt.

Meerdere fabrikanten hebben serologische tests gemaakt en op de markt gebracht. De technologie achter de meeste van deze immunoassays kan worden gecategoriseerd als laterale flowtests (LFT) of enzymgekoppelde immunoassays (ELISA). LFT's zijn eenvoudig te gebruiken en vereisen een kleine hoeveelheid bloed, maar de meest nauwkeurige LFT's vereisen een venapunctie om een ​​serum- of plasmamonster voor de test te verkrijgen. Meer recentelijk zijn er enkele serologische LFT's ontwikkeld die bloedmonsters van vingerprikken kunnen gebruiken. Voorbeelden van in de handel verkrijgbare LFT's zijn InBios' SCoV-2 Detect IgG Rapid Test2 en Access Bio's CareStart COVID-19 IgM/IgG3. Ondanks hun gebruiksgemak en snelle doorlooptijd van resultaten, is een uitdaging van LFT's hun gebrek aan kwantificering en inherent lagere gevoeligheid in vergelijking met laboratorium-ELISA's4. De gevoeligheidsbeperking is te wijten aan de afwezigheid van enzymversterking van het signaal en het ontbreken van wasstappen tussen reacties om de reactantchemicaliën te scheiden. Desalniettemin spelen LFT's een belangrijke rol in de diagnostiek vanwege hun lage kosten, snelheid en gebruiksgemak.

Een andere belangrijke categorie van immunoassaytests zijn ELISA's. Enzym-gekoppelde immunosorbentassays worden meestal uitgevoerd met behulp van een van de volgende twee methoden:

1. ELISA-labkits bedoeld om te worden gebruikt in gecertificeerde laboratoria met 96-well-microplaten in combinatie met plaatlezers (bijv. het ZEUS ELISA SARS-CoV-2 IgG-testsysteem5; of het EUROIMMUN Anti-SARS- CoV-2 ELISA (IgG)6 ).

2. Vooraf geladen cassettes die bedoeld zijn om te worden uitgevoerd op eigen laboratoriumimmunoanalyzers (bijv. Roche's Elecsys Anti-SARS-CoV- 7; of Siemens ADVIA Centaur SARS-CoV-2 IgG (sCOVG)8). Deze ELISA's zijn tests met een hogere gevoeligheid die vaak semi-kwantitatief zijn.

Helaas missen deze methoden de snelheid en het gebruiksgemak van LFT's, waardoor venapunctiebloed nodig is als klinisch monster en getraind personeel om de tests uit te voeren in een gecertificeerd laboratorium, dat vaak aanzienlijke kapitaalinvesteringen moet doen om een ​​hoge testcapaciteit te bereiken. Doorlooptijd van de resultaten is meestal binnen een paar dagen, afhankelijk van de efficiëntie van de testoperatie. Zelfs de meest efficiënte operaties kunnen echter slechts binnen enkele uren testresultaten opleveren, gezien de beperkingen van de onderliggende immunoassaytechnologie.

Brevitest Technologies, Inc. (Brevitest) heeft een immunoassay-platform ontwikkeld dat enzym-gekoppelde immunoassays uitvoert op het zorgpunt binnen 15 minuten. Het combineert de voordelen van LFT (eenvoud, laag monstervolume, kosten en snelheid) en ELISA (gevoeligheid, specificiteit, precisie, kwantificering en betrouwbaarheid). Het Brevitest-platform bestaat uit een monsterverwerkingseenheid (SPU) die individuele tests uitvoert op wegwerptestcartridges. De SPU is een klein robotachtig apparaat dat volledig geautomatiseerd is en samenwerkt met een centraal analyse- en databasesysteem dat in de cloud draait (de Brevitest Cloud). Het maakt gebruik van een gepatenteerde cartridge die reagentia bevat die nodig zijn om alle ELISA-stappen uit te voeren en gebruikt warmte en bewegende magneten om het reactieproces te regelen.

Wanneer de reacties voltooid zijn, meet de SPU de verandering in kleur in het indicatorreagens als gevolg van de laatste stap van het ELISA-proces. De onbewerkte optische metingen worden veilig verzonden naar de Brevitest Cloud voor analyse en verwerking voordat het resultaat in realtime beschikbaar wordt gesteld aan de patiënt en arts. We hebben eerder het gebruik van dit platform gepubliceerd om de aanwezigheid van anti-SARS-CoV-2 secretoir IgA in speeksel te detecteren. 9

Brevitest heeft een test ontwikkeld en gevalideerd om SARS-CoV-2 anti-RBD IgG-antilichamen in vingerprikbloed in minder dan 15 minuten te kwantificeren op zijn eigen platform. In dit rapport presenteren we gegevens van de validatiestudies en bespreken we de mogelijke klinische en epidemiologische toepassingen van de test.

Materialen en methodes

Materialen, instrumenten en reagentia: Het Brevitest-testplatform bestaat uit drie componenten: een monsterverwerkingseenheid (SPU), een vooraf geladen cartridge en cloudgebaseerde analytische software (Brevitest Cloud). (Zie afbeelding 1.) De SPU is een geminiaturiseerd, volledig geautomatiseerd robotapparaat met mechanische, optische en thermoregulerende elementen. De SPU maakt gebruik van permanente magneten om de beweging van magnetische microsferen over verschillende compartimenten in de cartridge te regelen en laat de magneten in elk compartiment oscilleren met behulp van gepatenteerde mengpatronen.

In elk compartiment vindt een enkele stap van de meerstaps ELISA-reactie plaats op het oppervlak van deze microsferen. De uiteindelijke reactie resulteert in de productie van een gekleurde verbinding die wordt gemeten als een optisch signaal en de onbewerkte meetwaarden worden voor analyse naar de Brevitest Cloud gestuurd. Er zijn verschillende beveiligingen ingebouwd in het platform om ervoor te zorgen dat de cartridge correct wordt geplaatst, de juiste test wordt uitgevoerd, de cartridge niet over de vervaldatum heen is, de testresultaten geldig zijn en er geen risico bestaat voor identificeerbare patiëntinformatie.

De cartridge is vooraf geladen met de reagentia die nodig zijn om de COVID-19 IgG-assay van Brevitest uit te voeren. De cartridge is geen microfluïdisch apparaat, aangezien er geen beweging van reagentia in de cartridge is; in plaats daarvan zijn de belangrijkste ELISA-componenten - antigeen, capture-antilichaam en tracer-antilichaam - gebonden aan magnetische microsferen die tussen reagensputjes worden verplaatst. Het gebruikte gevangen antigeen is het Receptor Binding Domain (RBD) van het S1-eiwit van het SARS-CoV-2-virus. Het gevangen IgG wordt vervolgens gedetecteerd met behulp van een anti-humaan IgG gekoppeld aan een mierikswortelperoxidase (HRP)-molecuul. De uiteindelijke kleurverandering vindt plaats in het compartiment met TMB, dat verandert van kleurloos naar blauw in aanwezigheid van HRP. Elke cartridge is geconfigureerd om 3 ELISA-reacties tegelijkertijd in afzonderlijke kanalen uit te voeren. Twee kanalen bevatten het monster met respectievelijk hoge en lage verdunning, en één kanaal is geladen met een bekende concentratie anti-SARS-CoV-2 Spike S1 IgG voor kwaliteitscontrole. De testmaterialen, waaronder de SPU en de cartridges, zijn ontwikkeld bij Brevitest Technologies, Inc. en vervaardigd in hun CLIA-gecertificeerde laboratorium.

Monsters werden verzameld van proefpersonen volgens een IRB-goedgekeurd protocol na toestemming met een IRB-goedgekeurd formulier voor geïnformeerde toestemming. Monsters omvatten vingerprikbloed verkregen volgens standaardprocedures met passende veiligheidsmaatregelen. Om het vingerprikbloed voor de Brevitest-assay te verzamelen, werd een 28G wegwerplancet gebruikt, gevolgd door afname met een 10 µl wegwerpmicrocapillaire buis met vast volume. De gegevens van de fabrikant voor de microcapillaire buis geven aan dat het monstervolume varieert<1% on clinical tests. The clinical history of the subjects was collected in a questionnaire and recorded before taking their sample.

Klinische validatie: Vingerprikmonsters (107 monsters) werden verkregen van personen die reageerden op een oproep om deel te nemen aan de klinische studie die werd uitgevoerd in het CLIA-gecertificeerde laboratorium van Brevitest in Houston, Texas. Negentig (90) monsters werden verkregen van mensen met een gerapporteerde geschiedenis van SARS-CoV-2-infectie en/of degenen die ten minste één dosis van een van de drie vaccins hadden gekregen, en werden geclassificeerd als 'positief'. Zeventien (17) monsters werden verkregen van personen die geen medische voorgeschiedenis van infectie met SARS-CoV-2 hadden en waarvan werd gemeld dat ze nooit een COVID-19-vaccin hadden gekregen, en werden geclassificeerd als 'negatief'.

Precisie: de precisie van de assay werd gekarakteriseerd in een studie onder leiding van CLSI EP05-A3. In deze studie werden drie monsters getest die representatief zijn voor het concentratiespectrum dat wordt aangetroffen bij routinematige klinische operaties. De monsters werden getest in replica's van twee gedurende drie dagen op twee verschillende partijen per dag (voor een totaal van zes partijen) en drie analysatoren. De software Analyse-it werd gebruikt om de resultaten te berekenen.

Kruisreactiviteit en interferentie: om kruisreactiviteit op de Brevitest-assay te testen, werd een panel van monsters waarvan bekend was dat ze negatief waren voor SARS-CoV-2 en positief voor IgG-antilichamen tegen de volgende virussen, verkregen van BioIVT: influenza A , influenza B, HBV, HCV, HIV, Haemophilus influenzae, alfacoronavirussen 229E en NL63, bètacoronavirussen OC43 en HKU1, RSV, para-influenza en Mycoplasma-pneumonie. Deze monsters werden getest met de Brevitest-assay en de monsters met resultaten onder de detectielimiet (LOD; 6,2 BAU/ml) werden geclassificeerd als niet-kruisreactief.

Veelvoorkomende interfererende stoffen werden verkregen van Sun Diagnostics om monsters te spiken en hun effect op de test te bepalen. Vier vingerprikmonsters die geen storende stof bevatten (lage en hoge SARS-CoV{1}} IgG-monsters) werden verrijkt met hemolysaat (1000 mg/dl), triglyceriderijke lipoproteïnen (500 mg/dl) en geconjugeerd bilirubine (40 mg /dL). Het procentuele verschil met het controlemonster werd berekend voor elk verrijkt monster en de interpretaties van de resultaten werden onderzocht.

Analytische prestaties van de assay: De detectiemogelijkheden van de assay, inclusief de blancolimiet (LOB) en LOD, werden bepaald op basis van richtlijnen van CLSI EP{{0}}A2. Om de LOB te verkrijgen, werden 4 blanco vingerprikmonsters getest in replica's van 2 gedurende 3 dagen op 2 partijen en 3 analysatoren. LOD werd bepaald door 4 low-level monsters te testen in replica's van 2 gedurende 3 dagen op 2 partijen en 3 analysatoren. De 4 low-level monsters werden gemaakt door bevestigde negatieve monsters te mengen met een bekende hoeveelheid van de WHO-standaard (0,17 µl van 1000 BAU/ml-standaard). De kwantificatielimiet (LOQ) werd berekend als de laagste geteste concentratie groter dan de LOD plus 4,5 keer de standaarddeviatie waargenomen in onze LOD-studie. De statistische analyse is uitgevoerd met de software Analyse-it. Er is een studiegids uitgevoerd door CLSI EP06-A om de lineariteit te bepalen. Blanco monsters werden verrijkt met de internationale WHO-standaard (WHO-referentiestandaard NIBSC 20/136) om 10 monsters met een bekende concentratie te bereiden. De monsters werden getest in 4 herhalingen met 1 reagenspartij.

Resultaten

Demografische gegevens: een uitsplitsing van de demografische gegevens van de geteste populatie wordt hieronder weergegeven (tabel 1).

Klinische prestaties: omdat het onpraktisch is om pre-COVID-monsters van volbloed via een vingerprik te nemen en het ontbreken van een vingerprik-referentietest voor kwantitatieve meting van COVID{1} IgG-antilichamen, is er een onderzoek naar klinische overeenstemming uitgevoerd op basis van de klinische geschiedenis. Er werden monsters verzameld van in totaal 107 proefpersonen. Van deze proefpersonen werden ook gegevens over de klinische geschiedenis verkregen; alle gegevens werden zelf gerapporteerd en waar mogelijk werden de gegevens geverifieerd.

Op basis van deze zelfgerapporteerde gegevens over de klinische geschiedenis hebben 17 proefpersonen nooit een symptomatische infectie met COVID gehad-19 en zijn ze nooit gevaccineerd. De andere 90 proefpersonen waren geïnfecteerd, gevaccineerd of beide. Proefpersonen die noch gevaccineerd noch geïnfecteerd waren, werden geacht geen detecteerbare antilichamen te hebben (dwz onder de detectiegrens) en werden als negatief gekarakteriseerd. Van de overige proefpersonen werd verwacht dat ze detecteerbare niveaus van antilichamen hadden (dwz boven de detectiegrens) en werden als positief gekarakteriseerd.

De resultaten toonden een algemeen positief percentage overeenstemming (PPA)/gevoeligheid van 97,8 procent (95 procent BI: 92,42 procent - 99.40 procent ) en een algemeen negatief percentage overeenstemming (NPA)/specificiteit van 100 procent (95 procent BI : 79,61 procent - 100 procent ). Zie tabel 2.

In de lineariteitsstudie werden oplossingen met bekende concentraties voorbereid en getest op het Brevitest-apparaat om de verkregen waarden te vergelijken. Lineariteit werd aangetoond over het analytische meetinterval van 22,2 tot 2{6}}00 BAU/ml (zie afbeelding 2). Van de 10 geteste monsters werden 2 punten, 0 BAU/ml en 4000 BAU/ml verwijderd uit het lineaire bereik (zie Tabel 5). Rekening houdend met de schattingen van LOB, LOD, LOQ en lineariteit, is het analytische meetinterval van 22,2 tot 2000 BAU/ml.

Kruisreactiviteit en interferentie: we hebben de test geëvalueerd op mogelijk kruisreagerende antilichamen. Sommige HCV-monsters (2), hiv-monsters (1) en alle coronavirus-monsters waren boven de detectielimiet voor de SARS-CoV-2 IgG-test. De rest van de monsters lag onder de LOD (zie tabel 6).

Discussie

Er wordt vaak gezegd dat infectie een oorlog is tussen de ziekteverwekker en de gastheer. In die oorlog is het menselijke immuunsysteem het centrale element van onze verdediging – of het nu gaat om een ​​individuele infectie of een wereldwijde pandemie.

Op het meest basale niveau bestaat het immuunsysteem uit cellen, eiwitten en andere moleculen die samenwerken om ziekteverwekkers te identificeren, infectie te voorkomen en, mocht een infectie de kop opsteken, de binnendringende ziekteverwekker te elimineren of een duurzame "patstelling" te bereiken met Het.

Om verder te gaan met de oorlogsanalogie: het immuunsysteem heeft een uitgebreid "intelligentie" -vermogen dat celoppervlakreceptoren, cytokines, chemokines, dendritische cellen, immunoglobulinen, belangrijke histaminecomplexen en andere elementen gebruikt om toxines, bacteriën, schimmels, parasieten en virussen te herkennen. en stuur waarschuwingen naar andere delen van het immuunsysteem dat er een bedreiging is gedetecteerd en dat actie vereist is.

Als reactie hierop mobiliseert het immuunsysteem een ​​breed scala aan "wapens" om de dreiging te neutraliseren en te elimineren, inclusief maar niet beperkt tot reactieve zuurstofspecies, antimicrobiële peptiden, effector B-cellen, plasmacellen, CD4 T-cellen, CD8 T-cellen , NK-cellen, macrofagen, neutrofielen en een buitengewoon divers scala aan vrije immunoglobulinen of antilichamen. Deze componenten kunnen worden gezien als elementen van drie belangrijke subsystemen - aangeboren immuniteit, mucosale immuniteit en humorale immuniteit - maar de onderlinge verbondenheid en interactie van deze subsystemen is uitgebreid, wat zowel redundantie als complexiteit toevoegt aan het algehele immuunsysteem. 10

Antilichamen zijn belangrijke effectoren van zowel mucosale als humorale immuniteit, maar nemen ook deel aan pathogeenherkenning en signaleringsprocessen. Hun twee primaire effectormodi zijn neutralisatie en opsonisatie, waarbij neutralisatie van bijzonder belang is wanneer ze worden uitgedaagd met een virale ziekteverwekker. Onderzoekers en ontwikkelaars van vaccins hebben bijzondere aandacht besteed aan het neutraliseren van antilichamen vanwege hun vermogen om het binnendringen van viraal RNA in gastheercellen te voorkomen, waardoor het virale replicatieproces, dat een noodzakelijk onderdeel is van elke ernstige infectie, wordt belemmerd.

De beschermende rol van antilichamen is aangetoond bij COVID-19 met zowel herstellend serum als therapeutische monoklonale antilichamen, die vooral gunstig zijn gebleken bij personen met lage niveaus van endogene antilichamen.11,12 FDA heeft monoklonale antilichamen therapeutisch goedgekeurd bij personen die onlangs met COVID zijn gediagnosticeerd-19 en profylactisch bij personen die niet in staat zijn een immuunrespons tegen SARS-CoV op te bouwen-2.13

Hoewel antilichamen een belangrijke biologische rol spelen als effectoren van immuniteit, zouden ze zelfs een nog belangrijkere klinische en epidemiologische rol kunnen spelen als indicatoren van immuniteit.

Deze rollen zijn vaak verward; we horen regelmatig dat "immuniteit meer is dan antilichamen" als reden om niet te testen op antilichaamniveaus. Deze opmerking is natuurlijk waar. Er is meer nodig dan alleen antilichamen om het soort robuuste, overbodige en snelle respons te genereren dat nodig is voor het voortbestaan ​​van de menselijke soort in de vijandige omgeving waarin we leven.

Maar de vraag is niet of antilichaamniveaus synoniem zijn met immuniteit; de vraag is of antilichaamniveaus gecorreleerd zijn met immuniteit.

Vanuit klinisch perspectief is de belangrijkste maatstaf voor algehele immuunbescherming een vermindering van het risico op symptomatische infectie in vergelijking met de algemene bevolking. (Asymptomatische infecties kunnen relevant zijn voor bepaalde epidemiologische kwesties, maar ze worden doorgaans niet beschouwd als een ziektetoestand van klinisch belang.) Deze maatstaf wordt veel gebruikt voor het beoordelen van de werkzaamheid van-19 COVID-vaccins.14

Vaccinonderzoeken hebben bijvoorbeeld een primair eindpunt van "vaccineffectiviteit", namelijk de vermindering van de infectiegraad in de actieve (gevaccineerde) arm ten opzichte van de controlearm (placebo).

Omdat de infectiepercentages echter meestal vrij laag zijn, hebben vaccinproeven noodzakelijkerwijs zeer grote aantallen proefpersonen. De duur en kosten (zowel in geld als in risico's voor de menselijke gezondheid) van dergelijke proeven zijn een punt van grote zorg geweest voor beleidsmakers en de industrie, omdat ze de reacties op snel bewegende virusuitbraken die wereldwijde pandemieën kunnen worden, beperken. Als gevolg hiervan is er al lang een wens om een ​​surrogaat-biomarker te vinden die kan worden gebruikt voor het beoordelen van de immuunstatus van individuen en populaties, en zo zowel de ontwikkeling van vaccins als het beheer van pandemische reacties kan sturen.

Kortom, we willen een makkelijke manier om immuniteit te meten.

Gezien wat we weten over hoe het immuunsysteem werkt, zijn antilichamen een voor de hand liggende meetcategorie om voor deze rol te overwegen. Ze zijn betrokken bij zowel de vroege respons op een pathogeenuitdaging (door het genereren van pentameer IgM en dimeer secretorisch IgA) als de immuniteit op langere termijn door geheugen-B-cellen die differentiëren tot antilichaamproducerende plasmacellen wanneer een pathogeen opnieuw verschijnt en een secundair immuungenereren. reactie.15

Het gebruik van antilichamen als correlaten van immuniteit werd echter belemmerd door het ontbreken van antwoorden op twee fundamentele vragen:

De recente opkomst van een internationale standaard voor antilichaamconcentratie was een belangrijke eerste stap in het beantwoorden van deze twee vragen. Zonder een dergelijke standaard varieert de vergelijking van datasets van antilichaamtesten van moeilijk tot onpraktisch tot onmogelijk. De WHO-referentiestandaard NIBSC 20/13616 werd opgesteld in december 2020 en is een cruciale en welkome ontwikkeling die belooft ons vermogen om inzichten te vinden en te verspreiden die van belang zijn voor wetenschappers, clinici en beleidsmakers drastisch te versnellen.

Een andere belangrijke recente ontwikkeling die het potentieel om immuniteit te meten drastisch heeft verbeterd, is het ongekende aantal en de omvang van vaccinproeven die de afgelopen 12 maanden zijn uitgevoerd. Naarmate de gegevens van deze onderzoeken zijn gepubliceerd en geanalyseerd, zijn er twee zeer belangrijke inzichten naar voren gekomen:

A. Neutraliserende antilichamen zijn sterk gecorreleerd met immuniteit tegen COVID-19.17 Vanaf het begin van de pandemie concentreerden onderzoekers zich op het spike-eiwit van het SARS-CoV-2-virus.

Die focus werd beloond en versterkt door gegevens van mRNA-vaccinonderzoeken, waaruit bleek dat antilichamen tegen het door het vaccin gegenereerde spike-eiwit zeer beschermend waren.

B. Bepaalde antilichaamtests zijn goede correlaten voor bescherming tegen COVID-19. 18 Op basis van het bovenstaande inzicht is het niet verwonderlijk dat neutralisatietesten – zowel levende virus- als pseudovirustypen – goede correlaten zijn voor immuniteit tegen COVID-19 en vermindering van de ernst van de ziekte. Neutraliserende antilichaamtesten zijn echter moeilijk (en, in het geval van testen met levend virus, gevaarlijk) om uit te voeren, waardoor hun beschikbaarheid wordt beperkt tot slechts een paar klinische instellingen. Uit verder onderzoek is echter gebleken dat bindende antilichamen tegen het RBD-domein ook sterk gecorreleerd zijn met bescherming tegen COVID-19, mogelijk vanwege het neutraliserende effect van competitieve antilichaambinding die de binding van het spike-eiwit aan de ACE verstoort{ {5}}-receptor.

Al deze recente ontwikkelingen – de opkomst van een internationale standaard, de identificatie van neutraliserende antilichamen als uitstekende correlaten van bescherming, en de uitbreiding van die correlatie naar andere, meer toegankelijke antilichaamtesten – hebben de voorwaarden geschapen voor een dramatische verbetering in de klinische behandeling van COVID-19 met behulp van antilichaamtests als richtlijn. Maar om deze verbetering door te voeren, is een testtechnologie nodig die in een snel tijdsbestek kwantitatieve resultaten kan leveren in WHO-standaardeenheden van BAU/ml met voldoende precisie op het zorgpunt uit een handig, patiëntvriendelijk monster.

De Brevitest Quantimmune™ COVID{0}} IgG-antilichaamtest is een kwantitatieve test die de resultaten weergeeft in BAU/ml, volgens de WHO-referentiestandaard NIBSC 20/136 voor anti-SARS-CoV-2-antilichamen. Bij het ontwikkelen van deze assay werden de LOB, LOD, LOQ, reproduceerbaarheid en lineariteit gemeten en berekend. De LOD werd berekend op 6,2 BAU/ml en de Lwas OQ was 22,2 BAU/ml. De onderzoeken om deze waarden te bepalen zijn uitgevoerd op vingerprikmonsters van patiënten die niet eerder waren geïnfecteerd of gevaccineerd. Monsters van patiënten werden ook verrijkt met lage niveaus van de WHO-normen om lage niveaus van monsters te creëren die in de berekeningen werden gebruikt. Om de lineariteit te testen, werd een negatief monster verrijkt met bekende niveaus van de WHO-referentiestandaard. Op basis van de resultaten werd vastgesteld dat het kwantificeerbare bereik van de assay 22,2 tot 2000 BAU/ml is. Precisiestudies toonden een nauwkeurigheid binnen de partij aan van 13,8 procent en een reproduceerbaarheid van 23,4 procent CV. Kruisreactiviteit en interferentie werden ook getest om te bepalen of potentiële monsters of stoffen het testresultaat zouden kunnen beïnvloeden.

Brevitest meet antilichamen tegen het RBD-deel van het spike-eiwit, die sterk correleren met neutraliserende activiteit.19 In een recent gepubliceerde studie analyseerden onderzoekers het verband tussen de concentratie van bepaalde antilichamen en bescherming tegen SARS-CoV-2 gekwantificeerd als vaccineffectiviteit, dat is de vermindering van het aantal symptomatische infecties voor gevaccineerde vs. niet-gevaccineerde proefpersonen. 18 In het onderzoek werden binding en neutraliserende antilichamen 28 dagen na de tweede dosis gemeten bij geïnfecteerde en niet-geïnfecteerde ontvangers van het vaccin, waarbij de antilichaamconcentraties werden gerapporteerd met behulp van de WHO-referentiestandaard. Een vaccineffectiviteit van 50 procent tegen symptomatische infectie met een meerderheidsalfavariant (B.1.1.7) van SARS-CoV-2 werd bereikt met een betrouwbaarheid van 95 procent (VE50@95) bij een concentratie van anti-RBD-antilichamen van 109 BAU/ml.18

In de Brevitest-assay werd dit getal gebruikt om het grensverschil tussen "Laag" en "Hoog" in te stellen, waarbij waarden onder de LOD werden gerapporteerd als "Geen gedetecteerd". Figuur 3 toont de grenswaarden van de Brevitest-assay. De resultaten van de Brevitest Quantimmune™ COVID{1}} IgG-antilichaamtest kunnen dus worden gebruikt om het beschermingsniveau in een klinische setting te schatten.

De beschikbaarheid van snelle, kwantitatieve serologie in een point-of-care setting vanaf een vingerprik die het niveau van immuunbescherming op individuele en gemeenschapsbasis kan beoordelen, is ongekend en kan een grote invloed hebben op de reactie op pandemieën zoals COVID{{ 2}}. Bij het toedienen van vaccinversterkers hebben volksgezondheidsfunctionarissen en vaccinontwikkelaars bijvoorbeeld doorgaans een booster aanbevolen na een bepaalde tijd. De huidige aanbeveling voor bijvoorbeeld mRNA-vaccins is om na 6 maanden een booster te krijgen. Deze "vaste boostertijd"-benadering kan echter suboptimaal zijn voor patiënten (vooral ouderen) die de neiging hebben hun immuniteit sneller dan 6 maanden te verliezen. Bovendien biedt vaccinatie tegen COVID-19 voor veel mensen 12 maanden of meer bescherming. Voor dat segment van de gevaccineerde bevolking zou het optimaal kunnen zijn om een ​​booster uit te stellen totdat hun immuniteit onder een drempel daalt. Een dergelijk uitstel kan meerdere voordelen hebben: het kan de algehele beschermingsperiode voor die patiënt verlengen, misschien een sterkere en specifiekere secundaire respons genereren, en een beter gebruik van beperkte vaccinvoorraden mogelijk maken.

Afbeelding 4 geeft gegevens weer uit de klinische validatiestudie van Brevitest, waarin alleen proefpersonen worden weergegeven die een mRNA-vaccin (Moderna of Pfizer-BioNTech) hebben gekregen. Hoewel de dataset relatief klein is (n=73), bevond meer dan 12 procent van de proefpersonen zich onder het VE50@95-niveau van 109 BAU/ml vóór de 6-maandelijkse aanbevolen boosterdatum, wat suggereert dat ze een beschermingskloof als ze zouden wachten om te boosten. Aan de andere kant had meer dan 31 procent van de proefpersonen antilichaamniveaus boven VE50@95, wat suggereert dat ze nog steeds een resterende immuniteit hadden, in ieder geval tegen de B.1.1.7-variant, en hun periode van immuunbescherming zouden kunnen verlengen door een booster uit te stellen. . Hoewel dergelijke beslissingen altijd in overleg met een arts moeten worden genomen, kan deze benadering een nuttige leidraad zijn voor diegenen die de immuniteit van de patiënt proberen te beheersen.

Een tweede klinische use case zou kunnen zijn om de immuunrespons na infectie of vaccinatie te evalueren. De specifieke kenmerken van seroconversie variëren van persoon tot persoon, afhankelijk van leeftijd, genetische samenstelling, onderliggende ziekte, medicatie en andere factoren. Mensen die worden gevaccineerd, produceren verschillende soorten en concentraties antilichamen, en deze kenmerken veranderen in de loop van de tijd. Informatie over de huidige concentratie van antilichamen van een patiënt kan leidend zijn bij beslissingen over levensstijl door rekening te houden met de risico's die samenhangen met beschermingsniveaus en mogelijke virale blootstelling in verschillende omgevingen.

Een derde toepassing zou kunnen zijn bij het screenen en monitoren van patiënten die antilichaamtherapie ondergaan, aangezien beslissingen kunnen worden beïnvloed door de niveaus van gedetecteerde antilichamen. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat behandelingen met herstellend plasma en therapeutische monoklonale antilichamen effectiever zijn voor patiënten zonder antilichamen dan voor patiënten met endogene antilichamen tegen SARS-CoV-2. 11,12 Deze informatie kan dus ook worden gebruikt om patiënten te identificeren die meer baat zouden hebben bij toediening van monoklonale antilichamen, zowel therapeutisch als profylactisch, en om zorgverleners te helpen bij het beheren van de toediening van die therapieën.

Ten slotte zouden seroprevalentiestudies aanzienlijk kunnen worden verbeterd door een kwantitatieve antilichaamtest te gebruiken om de immuniteit van de kudde te beoordelen. Of het nu op gemeenschapsniveau wordt gedaan of in bepaalde andere geschikte omgevingen zoals kantoren, fabrieken of scholen, epidemiologische modellering en besluitvorming op het gebied van de volksgezondheid zouden aanzienlijk worden verbeterd met een nauwkeurigere, gemakkelijker af te nemen test, met name een die is cloud-verbonden en dus in staat om immuniteit in vogelvlucht te bekijken door real-time antilichaamresultaten te integreren in een geolocatie- en mappingsoftwaresysteem.

Conclusie

Recente studies hebben aangetoond dat een kwantitatieve anti-RBD IgG-antilichaamtest een nuttig correlaat is voor immuunbescherming tegen COVID-19. Om de impact van dit belangrijke inzicht te maximaliseren, is een snelle test (<15 minutes) and precise, requiring only a fingerstick sample of blood, and capable of running in a point-of-care setting is needed.

De Brevitest-assay kan de hoeveelheid SARS-CoV-2 IgG-antilichamen in vingerprikmonsters kwantificeren in BAU/ml, volgens de WHO-referentiestandaard 20/136. De prestatiekenmerken worden in dit werk gepresenteerd. In de assayvalidatietests werden de ondergrenzen van meting, precisie, lineariteit, interferentie en kruisreactiviteit bepaald en geëvalueerd.

Onder de mogelijke toepassingen zou deze test een waardevol hulpmiddel kunnen zijn om de timing van een vaccinbooster te optimaliseren, seroconversie bij immuungecompromitteerde en andere risicogroepen te verifiëren, het therapeutische en profylactische gebruik van monoklonale antilichamen te optimaliseren en, meer in het algemeen, individuele en populatie te beoordelen immuunresponsen, met name de productie van IgG-antilichamen, veroorzaakt door SARS-CoV-2 of het vaccin. Informatie over het aantal SARS-CoV-2-antilichamen dat op een bepaald moment in een monster van een individu aanwezig is, kan waardevol zijn omdat het therapeutische, preventieve of levensstijlbeslissingen kan sturen die COVID kunnen voorkomen of beheersen-19 .

Referenties

1 Lu, R., Zhao, X., Li, J., Niu, P., Yang, B., Wu, H., ... & Tan, W. (2020). Genomische karakterisering en epidemiologie van het nieuwe coronavirus uit 2019: implicaties voor de oorsprong van het virus en receptorbinding. The Lancet, 395(10224), 565-574.

2 Amerikaanse Food and Drug Administration. InBios International Inc. EUA210368 Autorisatiebrief, 24 augustus 2021.

3 Amerikaanse Food and Drug Administration. Access Bio Inc. EUA201309 Autorisatiebrief, 06 augustus 2021.

4 Trombetta, BA, Kandigian, SE, Kitchen, RR, Grauwet, K., Webb, PK, Miller, GA, ... & Suliman, S. (2021). Evaluatie van serologische laterale flow-assays voor coronavirus met ernstig acuut respiratoir syndroom-2. BMC infectieziekten, 21(1), 1-14.

5 Amerikaanse Food and Drug Administration. ZEUS Scientific Inc. EUA201833 Autorisatiebrief, 12 mei 2021.

6 Amerikaanse Food and Drug Administration. EUROIMMUN US Inc. Autorisatiebrief, 04 mei 2020.

7 Amerikaanse Food and Drug Administration. Roche Diagnostics EUA200514 Autorisatiebrief, 19 mei 2021.

8 Amerikaanse Food and Drug Administration. Siemens Healthcare Diagnostics Inc. EUA202670 Autorisatiebrief, 17 juni 2021.

9 Varadhachary, A., Chatterjee, D., Garza, J., Garr, RP, Foley, C., Letkeman, A., ... & Linbeck III, L. (2020). Speeksel anti-SARS-CoV-2 IgA als een toegankelijke biomarker van mucosale immuniteit tegen COVID-19. MedRxiv.

10 Janeway, C. (2001). Immunobiologie: het immuunsysteem bij gezondheid en ziekte. Guirlande.

11 Hamilton, FW, Lee, TC, Arnold, DT, Lilford, R., & Hemming, K. (2021). Is herstellend plasma zinloos bij COVID-19? Een Bayesiaanse heranalyse van de gerandomiseerde gecontroleerde studie RECOVERY. Internationaal tijdschrift voor infectieziekten.

12 Horby, PW, Mafham, M., Peto, L., Campbell, M., Pessoa-Amorim, G., Spata, E., ... & Landray, MJ (2021). Casirivimab en imdevimab bij patiënten die in het ziekenhuis zijn opgenomen met COVID-19 (RECOVERY): een gerandomiseerde, gecontroleerde, open-label, platformstudie. medRxiv.

13 Deb, P., Molla, MMA, & Rahman, KSU (2021). Een update van het monoklonale antilichaam als therapeutische optie tegen COVID-19. Bioveiligheid en gezondheid.

14 Bernal, JL, Andrews, N., Gower, C., Robertson, C., Stowe, J., Tessier, E., ... & Ramsay, M. (2021). Effectiviteit van de Pfizer-BioNTech- en Oxford-AstraZeneca-vaccins op covid-19-gerelateerde symptomen, ziekenhuisopnames en mortaliteit bij oudere volwassenen in Engeland: test-negatieve case-control studie. BMJ, 373.

15 Parham, P. (2014). Het immuunsysteem. Garland-wetenschap.

16 Wereldgezondheidsorganisatie. (2020). Oprichting van de WHO International Standard and Reference Panel voor antiSARS-CoV-2-antilichamen. Comité van deskundigen voor biologische standaardisatie, Genève, 9-10.

17 Khoury, DS, Cromer, D., Reynaldi, A., Schlub, TE, Wheatley, AK, Juno, JA, ... & Davenport, MP (2021). Neutraliserende antilichaamniveaus zijn zeer voorspellend voor immuunbescherming tegen symptomatische SARS-CoV-2-infectie. Natuurgeneeskunde, 1-7.

18 Feng, S., Phillips, DJ, White, T., Sayal, H., Aley, PK, Bibi, S., ... & Voysey, M. (2021). Correlaten van bescherming tegen symptomatische en asymptomatische SARS-CoV-2-infectie. Natuurgeneeskunde, 1-9.

19 Dolscheid-Pommerich, R., Bartok, E., Renn, M., Kümmerer, BM, Schulte, B., Schmithausen, RM, ... & Hartmann, G. (2021). Correlatie tussen een kwantitatieve anti-SARS-CoV-2 IgG ELISA en neutralisatieactiviteit. Journal of Medical Virology, 94(1), 388-392.

Javier T. Garza1* , Jacob Quick1* , Dev Chatterjee1* , Robert P. Garr1 , Atul Varadhachary1 , Leo Linbeck III1* 1Brevitest Technologies, Inc., Houston, TX. *Deze auteurs hebben in gelijke mate bijgedragen

Overeenkomstige auteurs:

Javier Garza: javierg@fannininnovation.com

Dev Chatterjee: dev@fannininnovation.com

Concurrerende belangen:

JTG, JQ, DC, AV en LL zijn werknemers van Brevitest Technologies, Inc.

Onderzoeksondersteuning:

De ontwikkeling van het Brevitest-platform werd ondersteund door het National Institute on Drug Abuse (NIDA) en het National Institute on Minority Health and Health Disparities (NIMHD) van de National Institutes of Health (NIH), Grant Numbers: 1 R43 DA{{2} }; 1 R43 MD013409-01A1; 1 R43 DA043325-01, 2 R44 DA043325-02, 5 R44 DA043325-03; 3 R43 DA041966-01S1, de Vijay en Marie Goradia Foundation en Fannin Innovation Studio.

Bijdragen van auteurs:

Alle auteurs hebben bijgedragen aan de conceptie, het ontwerp of de uitvoering van het werk. Alle auteurs hebben het manuscript kritisch beoordeeld en definitief goedgekeurd.

For more information:1950477648nn@gmail.com