Поскольку тестирование на антитела набирает обороты по всей стране, исследователи Северо-Западного университета разработали новый метод тестирования антител на SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий COVID-19). Для этого метода требуется всего одна капля крови, взятая из простого укола пальца.
Команда ученых, включая биологического антрополога Томаса МакДейда, вместе с фармакологом Алексис Демонбрейн и исследователями доктором. Ричард Д’Акуила, Брайан Мустански и доктор. Элизабет Макнелли сообщила об этом новом тесте в статье о MedRxiv, сервере препринтов для медицинских наук.
Тесты на антитела полезны для определения предшествующего контакта с вирусом, таким как тот, который вызывает COVID-19. Но современные подходы к тестированию на антитела имеют значительные ограничения: тесты в месте оказания медицинской помощи с использованием крови из пальца являются качественными и часто неточными, в то время как более точные лабораторные тесты требуют венозной крови. Команда Northwestern разработала подход, сочетающий удобство взятия пробы крови из пальца в домашних условиях с аналитической строгостью, которую можно применять в лаборатории.
"По мере того, как первые волны инфекции утихают, тестирование на антитела необходимо для установления истинной распространенности и уровня смертности от инфекции, а также для оценки того, насколько эффективная политика, такая как социальное дистанцирование или закрытие школ и ресторанов, работает для предотвращения передачи вируса," сказал Макдэйд, профессор антропологии Колледжа искусств и наук Вайнберга и научный сотрудник Института политических исследований Университета. Он является ведущим автором статьи.
В настоящее время большинство вирусных тестов основывается на анализе с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) мазков из носа для выявления присутствия вируса. Серологическое тестирование, также известное как тестирование на антитела, выполняет другую и дополнительную функцию, обнаруживая присутствие антител IgM и IgG против SARS-CoV-2 в образцах крови от ранее подвергшихся воздействию людей.
"Тесты на IgG можно использовать для скрининга предыдущего контакта, независимо от того, были ли у человека симптомы," Макдэйд сказал. "Уровни IgG повышаются примерно через 14 дней после заражения и остаются обнаруживаемыми в крови в течение нескольких месяцев, а возможно, и лет."
Пробелы в тестировании
На раннем этапе пандемии исследовательская группа осознала, что в нынешнем подходе к тестированию антител есть важные пробелы. Они быстро собрали уникальную команду с дополнительными знаниями. Поскольку материалов для испытаний – для всех типов испытаний – не хватало, команда произвела ключевые реагенты. Исследователи работали параллельно в кампусах Северо-Западного Эванстона и Чикаго, чтобы ускорить разработку и обеспечить одинаковую эффективность теста в руках нескольких исследователей. Затем команда создала масштабируемый тест, чтобы его можно было более широко использовать в сообществе.
По словам Макнелли, директора Центра генетической медицины Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета, "Широкое серологическое тестирование имеет важное значение для выяснения того, как вирус распространяется в обществе, но очень трудно проверить большое количество людей, когда тесты требуют, чтобы люди приходили к поставщику медицинских услуг."
Разработка удобных для работы методов
Подход команды к тестированию основан на новаторской работе Макдейда по разработке удобных для использования методов сухих пятен крови (DBS), в которых капли цельной крови, собранные с помощью простой палочки из пальца, хранятся на специальной фильтровальной бумаге, где она высыхает. Он разработал методы DBS для множественных биомаркеров воспаления и иммунной функции, и многие из этих методов были включены в крупные популяционные исследования за последние 15 лет. Такой подход решает логистические проблемы, связанные со сбором венозной крови, и упрощает сбор образцов крови в доклинических условиях по низкой цене.
Команда разработала два протокола на основе DBS для антител IgG к SARS-CoV-2. В обоих случаях иммуноферментный анализ (ELISA) был оптимизирован для обнаружения антител SARS-CoV-2 IgG против рецептор-связывающего домена (RBD) белка-шипа, который находится на поверхности вируса и важен для облегчения проникновения. в наши клетки и инициируя инфекцию.
"RBD – это очень «иммуногенный» участок спайкового белка, то есть он вызывает сильную реакцию нашей иммунной системы, включая выработку антител, специфичных к RBD. Таким образом, мы можем измерять антитела против RBD в качестве индикатора предшествующего воздействия с высокой степенью чувствительности и специфичности," Макдэйд сказал.
В лаборатории исследователи берут сегменты RBD, которые были произведены для соответствия вирусному RBD, и прикрепляют их ко дну небольших лунок в 96-луночных планшетах. Когда они добавляют образец крови, если присутствуют антитела к RBD, они будут "захвачен" RBD, который приклеен к пластине. Затем они могут реализовать некоторые дополнительные процедуры для количественной оценки уровня антител к RBD в образце.
"Мы обнаружили, что результаты сыворотки полностью совпадают с результатами анализа пятен крови," сказал Демонбрейн, доцент кафедры фармакологии в Файнберге.
Содействие широкому скринингу
Макдейд сказал, что у выборки DBS есть несколько преимуществ, которые будут способствовать более широкому скринингу.
"Это недорого, относительно безболезненно, и люди могут собирать собственную кровь и отправлять образцы в лабораторию по обычной почте," Макдэйд сказал. "Не требуя, чтобы люди приходили в клинику для сдачи крови, мы сохраняем клинические ресурсы, обеспечиваем безопасность людей дома во время укрытия на месте и значительно увеличиваем потенциальный охват тестирования на антитела."
У команды есть двоякие планы на будущее по тестированию. "Мы тестируем больше образцов, чтобы более формально оценить чувствительность и специфичность нашего теста на антитела," Макдэйд сказал. "Во-вторых, мы создаем веб-платформу для развертывания тестирования на антитела по всему Чикаго. Нам в Northwestern повезло, что у нас есть такие исследователи, как Брайан Мустански и Ричард Д’Акуила, которые имеют опыт работы с сообществами в Чикаго, изучающими вирусные инфекции."
Они входят в число многочисленных исследователей Северо-Запада, работающих на переднем крае кризиса с коронавирусом.
"Иммуноферментный анализ на антитела к SARS-COV-2 в образцах сухих пятен крови: минимально инвазивный подход для облегчения скрининга на уровне сообщества и населения" доступен в виде препринта MedRxiv.