Desenvolvimento de teste sorológico para COVID-19 por citometria de fluxo

ABSTRACT

The first coronavirus capable of infecting humans was isolated in the 1960s, and for a long time was considered to cause a mild flu condition. Coronaviruses are a family of enveloped viruses, with a single-stranded, non-segmented, positive-sense RNA genome. The envelope is composed of a lipid bilayer to which the spike (S), membrane (M) and envelope (E) proteins are attached. The protein (N) is associated with genomic RNA, and together they make up the nucleocapsid. The flow cytometry technique is capable of identifying several parameters in a single cell or in biological samples. In this work, we started the development of a Cytometric Bead Array (CBA) assay for the simultaneous detection of IgM and IgG antibodies specific for the N proteins of SARS-CoV-2 in human samples, either for diagnosis or for monitoring vaccine efficacy, this method can be easily adapted for the detection of antibodies specific for the spike Protein S1 Receptor-Binding Domain (S1-RBD) in the future. Functional beads CBA A5, kit for performing the CBA flex assay, buffer kit for conjugation of functional beads, mouse monoclonal antibody anti-human IgG conjugated to PE, as well as other materials and reagents necessary for the conjugation of the beads, including Bio-Spin P-30 gel columns and DTT, Sulfo-SMCC, NEM and DMSO reagents. For initial evaluation of the sensitivity and specificity of the test, we used serum samples from rabbits immunized with proteins N (positive controls) and S1-RBD (negative controls), as well as non-immunized (negative control). The results demonstrated that the positive and negative samples were properly recognized in the assay, and that there is no non-specific reaction. We used 37 random serum samples obtained from voluntary donors in order to determine whether it would be possible to detect anti-N antibodies in these samples using the CBA assay. As expected, anti-N antibody titers in the population are low, The only vaccine that so far can produce antibodies against N protein is CoronaVac, from Sinovac, and even so, according to a study by Bochnia 16 (2021), which is reflected in low fluorescence intensity compared to the positive control with commercial antibody. Considering everything that was observed in this work, we can conclude that flow cytometry is an excellent diagnostic method for serological follow-up of the population, either for vaccination follow-up or after infection.Due to the promising results, the test will continue to be developed at the Immunochemistry Laboratory.

RESUMO

O primeiro coronavírus capaz de infectar seres humanos foi isolado na década de 1960, e, durante muito tempo, foi considerado causador de um quadro gripal leve. Os coronavírus são uma família de vírus envelopados, com genoma de RNA fita simples, não segmentado, de sentido positivo. O envelope é composto por uma bicamada lipídica, onde se encontram anexadas as proteínas de espícula (S), membrana (M) e envelope (E). A proteína (N) está associada ao RNA genômico, e juntos compõem o nucleocapsídeo. A técnica de citometria de fluxo é capaz de identificar vários parâmetros em uma única célula ou em amostras biológicas. Nesse trabalho, iniciamos o desenvolvimento de um ensaio de Cytometric Bead Array(CBA) para a detecção simultânea de anticorpos IgM e IgG específicos para a proteínas N do SARS-CoV-2 em amostras humanas, seja para diagnóstico, seja para monitoramento da eficácia vacinal, este método pode ser facilmente adaptada para a detecção de anticorpos específicos para a spike Protein S1 Receptor-Binding Domain(S1-RBD) futuramente. Foram utilizadas beads funcionais CBA A5, kit para realização de ensaio CBA flex, kit de tampões para conjugação de beads funcionais, anticorpo monoclonal de camundongo anti-IgG humana conjugado a PE, bem como demais materiais e reagentes necessários para a conjugação das beads, incluindo colunas Bio-Spin P-30 gel e reagentes DTT, Sulfo-SMCC, NEM e DMSO. Para avaliação inicial da sensibilidade e especificidade do teste, utilizamos amostras de soro de coelhos imunizados com as proteínas N (controles positivos) e S1-RBD (controles negativos), bem como não imunizado (controle negativo). Os resultados demonstraram que as amostras positivas e negativas foram adequadamente reconhecidas no ensaio, e que não há reação inespecífica. Utilizamos 37 amostras de soro aleatórias, obtidas de doadores voluntários, a fim de determinar se seria possível realizar a detecção de anticorpos anti-N nessas amostras, utilizando o ensaio de CBA. Como esperado, os títulos de anticorpos anti-N na população são baixos. A única vacina que até o momento pode produzir anticorpos contra proteína N é a CoronaVac, da Sinovac, e mesmo assim, de acordo com estudo de Bochnia 16 (2021), o que se reflete emintensidade de fluorescência baixa, em comparação ao controle positivo com anticorpo comercial. Considerando tudo que foi observado nesse trabalho, podemos concluir que a citometria de fluxo é excelente método diagnóstico para acompanhamento sorológico da população, seja para acompanhamento vacinal ou após infecção. Devido aos resultados promissores, o teste continuará sendo desenvolvido no Laboratório de Imunoquímica.