Ziel dieses Manuskripts ist es, den Einsatz des indirekten Fluoreszenz-Antikörpertests für Tollwut zum Nachweis von tollwutspezifischen IgG- und IgM-Antikörpern zu untersuchen.
Methodenartikel
Ziel dieses Manuskripts ist es, den Einsatz des indirekten Fluoreszenz-Antikörpertests für Tollwut zum Nachweis von tollwutspezifischen IgG- und IgM-Antikörpern zu untersuchen.
Der Tollwut-Test mit indirekten fluoreszierenden Antikörpern (IFA) wurde entwickelt, um verschiedene tollwutspezifische Antikörper-Isotypen in Seren oder Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit nachzuweisen. Dieser Test liefert schnelle Ergebnisse und kann zum Nachweis von Tollwut-Antikörpern in verschiedenen Szenarien verwendet werden. Der Tollwut-IFA-Test ist besonders nützlich für den schnellen und frühen Nachweis von Antikörpern, um die Immunantwort bei einem Patienten, der an Tollwut erkrankt ist, zu bewerten. Obwohl andere Methoden zur antemortalen Tollwutdiagnostik Vorrang haben, kann dieser Test verwendet werden, um eine kürzliche Exposition gegenüber dem Tollwutvirus durch Antikörpernachweis nachzuweisen. Der IFA-Test liefert keinen virusneutralisierenden Antikörpertiter (VNA), aber die Reaktion auf die Präexpositionsprophylaxe (PrEP) kann durch positives oder negatives Antikörpervorhandensein bewertet werden. Dieser Test kann in verschiedenen Situationen eingesetzt werden und Ergebnisse für eine Reihe verschiedener Ziele liefern. In dieser Studie verwendeten wir mehrere gepaarte Serumproben von Personen, die PrEP erhielten und ihre Tollwut-Antikörperpräsenz im Laufe der Zeit mit dem IFA-Test nachweisen konnten.
Der Tollwut-Test mit indirekten fluoreszierenden Antikörpern (IFA) dient zum Nachweis verschiedener tollwutspezifischer Antikörper-Isotypen in Seren oder im Hirn-Rückenmarks-Flüssigkeit. Er gehört zu einem Arsenal von Tests, die für die Überwachung eines antemortalen Tollwutpatienten zur Verfügung stehen. Es ist besonders nützlich für die Früherkennung von Antikörpern, um die Immunantwort eines Patienten auf eine Tollwutinfektion zu bewerten. In Verbindung mit anderen Tests, der Anamnese und dem Impfstatus des Patienten kann der IFA-Test bei der Bestimmung der Exposition gegenüber dem Tollwutvirus oder einem Impfstoff helfen1. Da der IFA-Test IgM und/oder IgG misst, können die Werte des spezifischen Antikörpers einen ungefähren Zeitrahmen von der Exposition gegenüber dem Antigen1 anzeigen. Dieser Test kann in den aufgeführten Anwendungen oder anderen, die noch nicht untersucht wurden, nützlich sein.
Es stehen mehrere serologische Tollwuttests zur Verfügung. Der Fluoreszenz-Fokus-Inhibitions-Schnelltest (RFFIT), der Fluoreszenz-Antikörper-Virus-Neutralisationstest (FAVN) oder deren Modifikationen sind die primären Methoden zur Messung von Tollwutvirus-neutralisierenden Antikörpern (RVNAs)1. Diese Tests unterscheiden jedoch nicht zwischen IgM- und IgG-Antikörpern. Wenn die Differenzierung des Antikörper-Isotyps für die Überwachung der Tollwut-Immunantwort wichtig ist, werden die Tollwut-IFA- und die Tollwut-ELISA-Tests (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) verwendet, die jedoch keine RVNAs messen. Obwohl die IFA- und ELISA-Tests verwendet werden können, um das Vorhandensein von tollwutspezifischen Antikörpern in einer Probe zu bestimmen, gibt es einige Unterschiede in der Art und Weise, wie sie durchgeführt werden. Der IFA-Test verwendet ein zellkultiviertes lebendes Virus als Antigensubstrat, während ein typischer ELISA für den Tollwutnachweis eines oder mehrere der viralen Proteine verwendet. In einer Laborumgebung, in der das Tollwutvirus kultiviert werden kann, kann der IFA-Test einfacher durchgeführt werden, anstatt einzelne virale Proteine für den ELISA zu kaufen oder zu kultivieren. Der Zweck der Untersuchung und die Informationen, die aus den Ergebnissen eines serologischen Tollwuttests gewonnen werden, sollten bei der Entscheidung berücksichtigt werden, welche zu wählenist 2.
IgM reagiert zuerst und steigt an, bis etwa am 28. Tag ein Klassenwechsel beobachtet wird, an dem IgG zum vorherrschenden zirkulierenden Antikörperwird 3. Daher wäre IgM nur für einen begrenzten Zeitraum nach der Exposition gegenüber dem Tollwutvirus oder einer Impfung zu erwarten. Die Untersuchung von Serum und Liquor cerebrospinalis (CSF) kann darauf hinweisen, ob die Exposition durch eine Impfung erfolgte, bei der Antikörper nur in Seren zu sehen sind, oder durch eine Virusinfektion, die möglicherweise Antikörper im Liquor1 aufweisen würde.
Es wurde festgestellt, dass Tollwut-Antikörper nach einer Präexpositionsprophylaxe (PrEP) mehrere Jahre persistieren4. Der IFA-Test kann ein nützliches Instrument sein, um dies zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Impfung oder Exposition nachzuweisen.
Das folgende Protokoll wurde vom Wadsworth Center des New York State Department of Health für die Entwicklung von Assays für die ethische Verwendung von menschlichen Proben genehmigt, Protokollgenehmigungsnummer #03-019.
1. Sicherheit
2. Vorbereitung des Antigen-Objektträgers
HINWEIS: Führen Sie alle Virus-, Liquor- und Serummanipulationen in einer Biosicherheitswerkbank (BSC) unter Verwendung universeller Vorsichtsmaßnahmen durch.
3. Probenvorbereitung
4. IFA-Verfahren
5. Analyse der Objektträger
Alle Serumproben wurden den Patienten in etwa gleichen Zeiträumen nach der PrEP entnommen. Die Proben wurden von fünf verschiedenen Patienten zu folgenden Zeitpunkten getestet: 2 Wochen nach der letzten Tollwutimpfung, 6 Monate nach der Tollwutimpfserie und 18 Monate nach der Tollwutimpfserie. Jede Serumprobe wurde nacheinander verdünnt und sowohl für das Vorhandensein von IgM als auch für IgG eingestuft, wie in den Protokollschritten 5.2 und 5.3 beschrieben. Der zugewiesene Antikörperwert stellt den Verdünnungsfaktor dar, bei dem die Probe eine Endpunktnote von 1-2+ erreicht hat.
Die Ergebnisse der Tests zu jedem Zeitpunkt nach der PrEP zeigen, dass der Assay in der Lage ist, unterschiedliche Mengen an Antikörpern nachzuweisen. Kurz nach der Erstimpfung waren in den Patientenproben hohe Konzentrationen sowohl von IgM als auch von IgG vorhanden, wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Bereiche mit hellgrün fluoreszierender Zellfärbung weisen auf ein positives Vorhandensein von Antikörpern hin; Erythrozyten sind tollwutnegative Zellen, an die kein Antikörper binden konnte. Etwa 6 Monate nach der Impfung waren in den Patientenproben signifikant niedrigere IgM- und IgG-Spiegel vorhanden, aber IgM war fast vollständig ausgefallen. Zum letzten Zeitpunkt, 18 Monate nach der Impfung, wurden keine IgM-Antikörper in Patientenproben nachgewiesen, wie in Abbildung 2 gezeigt, in der keine grün fluoreszierende Zellfärbung beobachtet wird. Die IgG-Spiegel blieben jedoch bestehen und blieben ähnlich wie die Werte, die zum 6-Monats-Zeitpunkt nach dem anfänglichen Rückgang ab dem 2-Wochen-Zeitpunkt festgestellt wurden. Die Ergebnisse für den IgG- und IgM-Nachweis in Proben 2 Wochen nach der Impfung, 6 Monate nach der Impfung und 18 Monate nach der Impfung sind in Tabelle 1, Tabelle 2 bzw. Tabelle 3 aufgeführt. Abbildung 3 zeigt das Flussdiagramm der Ausführungsphasen.

Abbildung 1: Tollwut-IgM-IFA-positive Färbung. Das Patientenserum in einer Verdünnung von 1:8 zeigte kurz nach Abschluss der PrEP-Impfserie ein positives Färbemuster. Der Maßstabsbalken auf dem Bild stellt 100 μm dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Tollwut-IgM-IFA-Negativfärbung. Patientenserum in einer Verdünnung von 1:2 zeigte etwa 18 Monate nach Abschluss der PrEP-Impfserie keine positive Färbung. Der Maßstabsbalken auf dem Bild stellt 100 μm dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Tollwut-IFA-Flussdiagramm. Flussdiagramm mit den Ausführungsphasen der wichtigsten Schritte des IFA-Verfahrens zur Unterstützung der Prozessvisualisierung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
| Patienten-Probe | Igm | IgG |
| PS1-1 | 1:32 | 1:512 |
| PS2-1 | 1:8 | 1:128 |
| PS3-1 | 1:16 | 1:256 |
| PS4-1 | 1:64 | 1:512 |
| PS5-1 | 1:16 | 1:128 |
Tabelle 1: Ergebnisse 2 Wochen nach der Impfung. Die Ergebnisse der Patientenproben stammen aus Serumproben, die etwa 2 Wochen nach Abschluss der PrEP-Impfserie entnommen wurden.
| Patienten-Probe | Igm | IgG |
| PS1-2 | 1:2 | 1:128 |
| PS2-2 | 1:1 | 1:128 |
| PS3-2 | 1:1 | 1:64 |
| PS4-2 | 1:1 | 1:256 |
| PS5-2 | 1:1 | 1:32 |
Tabelle 2: Ergebnisse 6 Monate nach der Impfung. Die Ergebnisse der Patientenproben stammen aus Serumproben, die etwa 6 Monate nach Abschluss der PrEP-Impfserie entnommen wurden.
| Patienten-Probe | Igm | IgG |
| PS1-3 | Nicht erkannt | 1:128 |
| PS2-3 | Nicht erkannt | 1:128 |
| PS3-3 | Nicht erkannt | 1:64 |
| PS4-3 | Nicht erkannt | 1:64 |
| PS5-3 | Nicht erkannt | 1:32 |
Tabelle 3: Ergebnisse 18 Monate nach der Impfung. Die Ergebnisse der Patientenproben stammen aus Serumproben, die etwa 18 Monate nach Abschluss der PrEP-Impfserie entnommen wurden.
Der IFA-Test nutzt einen Antigen-Antikörper-Komplex, der eine Markierungsstelle zur Visualisierung tollwutspezifischer Antikörper ermöglicht. Neuroblastom- oder BHK-Zellen werden auf PTFE-beschichtete Objektträger mit mehreren Wells gesetzt und mit dem Tollwutvirus-Laborstamm CVS-11 inokuliert. Sobald die Monoschicht konfluiert ist und die Zellen die gewünschte Infektiosität von ca. 50 % erreicht haben, werden die Objektträger bis zur Gebrauchsbereitschaft gelagert6.
Patientenserum oder Liquor wird auf die infizierte Zellmonoschicht aufgetragen und inkubiert, damit sich alle tollwutspezifischen Antikörper an das Virusantigen anheftenkönnen 7. Nach einem Waschvorgang wird ein fluoreszenzmarkierter Anti-Human-IgG- oder IgM-Antikörper appliziert, der an jeden virusgebundenen Antikörper aus der Probenanwendung bindet. Markierte Antikörper können dann unter einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar gemacht werden.
Bei der Vorbereitung auf die Durchführung dieses Assays ist es wichtig, die beste Vorbereitung von Patientenproben, Kontrollen und Konjugaten zu bestimmen. Die ersten Patientenproben wurden mit einem niedrigen Verdünnungsfaktor oder unverdünnt gescreent, um auf das Vorhandensein von Antikörpern zu testen. Gepaarte Proben oder zuvor gescreente Proben, die einen hohen Antikörperspiegel aufwiesen, wurden dann weiter bis zum Endpunkt verdünnt. Die ersten Verdünnungen der Patientenproben für den IgG-Test wurden in einem kommerziell erhältlichen IFA-Verdünnungsmittel hergestellt. Die IgM-Testproben wurden zunächst in einem kommerziell erhältlichen IgG-Blockierungsreagenz hergestellt. Anschließend wurden die seriellen Verdünnungen für beide Tests in PBS hergestellt.
Die für die Testung verwendeten Kontrollen stammten von bekannten Empfängern der Tollwut-PrEP oder von Personen ohne Tollwutimpfung in der Vorgeschichte. Alle Kontrollproben wurden vor der Anwendung auf das Vorhandensein von Antikörpern getestet. Die IgG-Kontrolle wurde von einem Tollwutimpfstoffempfänger mit einem etablierten tollwutneutralisierenden Antikörpertiter erhalten, der von FAVN bestätigt wurde. Die IgM-positive Kontrollprobe wurde ca. 2 Wochen nach Abschluss der Impfung von einem Tollwutimpfstoffempfänger gewonnen.
Die Verwendung eines geeigneten Konjugats ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Durchführung des IFA-Tests. Das für jeden Test verwendete Konjugat hängt vom Antikörper-Isotyp-Ziel für diesen Assay ab. In diesem Fall wurden kommerziell erhältliche FITC-markierte Anti-Human-IgG- und Anti-Human-IgM-Antikörper verwendet. Die Verdünnungen der Arbeitsantikörperkonjugate wurden vor dem Test auf der Grundlage der Empfehlung des Herstellers bestimmt.
Es gibt mehrere wichtige Schritte im Verfahren, die eine erfolgreiche Durchführung des IFA-Tests gewährleisten, wobei der vielleicht wichtigste die Vorbereitung der Antigen-Objektträger ist. Das Erreichen einer Infektiosität von ca. 50 % bietet reichlich Bindungsstellen für verfügbare Antikörper und schafft gleichzeitig Klarheit beim Lesen und Bewerten von Proben. Die tollwutnegativen Zellen bilden einen kontrastreichen Hintergrund, um markierte Antikörper besser sichtbar zu machen. Unspezifische Färbungen können auch ein Problem darstellen, wenn die Fluoreszenzfärbung mit komplexen Probenmatrizen, wie z. B. Serum, durchgeführt wird. Die Verwendung von IgG-Inaktivierungsreagenzien (z. B. Gullsorb) trägt dazu bei, die unspezifische Färbung aufgrund von störenden IgG-Antikörpern bei der Beurteilung des Vorhandenseins von IgM8 zu reduzieren. Die richtige Vorbereitung der Materialien und die Einarbeitung spezieller Reagenzien in das Verfahren tragen dazu bei, problematische Färbungen zu verringern und gleichzeitig qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erhalten.
Es wurde eine Vielzahl von Testmethoden entwickelt, die sich auf den Nachweis, die Quantifizierung und die Identifizierung von Tollwut-Antikörpern konzentrieren. Jeder dieser Tests liefert Ergebnisse, die je nach den gesuchten Informationen auf unterschiedliche Weise verwendet werden können. Der Tollwut-IFA-Test ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Identifizierung virusspezifischer Antikörper-Isotypen, und die Ergebnisse können im Vergleich zu anderen Testmethoden, wie z. B. den RFFIT- und FAVN-Tests, in relativ kurzer Zeit vorliegen.
Der IFA-Test kann zwar Tollwut-Antikörper in einer Probe nachweisen, liefert aber keine standardisierte Quantifizierung der Antikörper. Der IFA-Test liefert einen Serumverdünnungsfaktor, bei dem der Antikörpernachweis endet. Im Vergleich dazu quantifizieren die RFFIT- und FAVN-Tests die neutralisierenden Fähigkeiten von Antikörpern in einer Probe, was zu einem Titer von Internationalen Einheiten (IE) führt, was ein detaillierteres und standardisierteres Ergebnis liefert. Die Ergebnisse eines FAVN- oder RFFIT-Tests zeigen das Vorhandensein von neutralisierenden Antikörpern, bei denen es sich um IgG-Antikörper handelt9. Es wird davon ausgegangen, dass die Rolle von IgM bei der neutralisierenden Aktivität aufgrund seiner Struktur begrenzt ist10. Daher weisen diese Tests das Vorhandensein von IgM nicht spezifisch nach.
Die Art des Tests und sein Ergebnis können etwas problematisch sein, wenn sie auf ein bestimmtes Problem angewendet werden. Das Konzept eines schützenden Antikörperschutzes gegen eine Tollwutvirusinfektion wird nicht mehr verwendet, um die Immunantwort auf eine Tollwutimpfung zu bewerten. Zuvor wurde eine Schutzreaktion mit ≥0,5 IE definiert. In aktuellen Veröffentlichungen wird die Antikörperantwort nach der Immunisierung jedoch in der Regel als akzeptabel (≥0,5 IE) oder inakzeptabel (<0,5 IE) bezeichnet. Wie bereits erwähnt, liefert der IFA-Test keinen Antikörpertiter in IE und sollte nicht verwendet werden, um einen Schutz gegen Tollwut abzuleiten. Die Verwendung des IFA-Tests bei der Beurteilung eines Patienten, der an Tollwut erkrankt ist, führt aufgrund von Variationen der Immunantwort während der gesamten Erkrankung möglicherweise nicht immer zu einem positiven Antikörper. Aufgrund der nahezu 100%igen Letalität einer Tollwutinfektion ist es wichtig, den Test zu berücksichtigen und zu berücksichtigen, wie viele Informationen aus diesen Ergebnissen sicher abgeleitet werden können11. Aus diesen Gründen ist es immer am besten, alle Tollwut-Antikörpertestmethoden zu bewerten und festzustellen, welche in einem bestimmten Szenario am besten funktioniert.
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Wir danken dem Wadsworth Center des New York State Department of Health für die Unterstützung dieses Projekts.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 25x55mm Glasdeckel Slips | Beliebiges | ||
| Aceton | Beliebiges | ||
| Anti-Human-IgG-markiertes Konjugat | Sigma-Aldrich | F9512 | |
| Anti-Human-IgM-markiertes Konjugat | SeraCare | 5230-0286 | |
| Aspirierende Pipettenspitze | Alle | ||
| BHK-21-Zellen | ATCC | CCL-10 | |
| BION IFA Verdünnungsmittel | MBL BION | DIL-9993 | |
| Zellkulturwasser | Sigma-Aldrich | W3500 | EGM |
| Coplin Tiegel | Jedes | ||
| fötale Rinderserum | Sigma-Aldrich | F2442 | EGM |
| Fluoreszenzmikroskop mit FITC-Filter | Beliebig | ||
| Glycerin | Sigma-Aldrich | G7893 | Eindeckmittel |
| Gullsorb IgM Inaktivierungsreagenz | Fisher Scientific | 23-043-158 | IgG Inaktivierungsreagenz |
| L-Glutamin | Sigma-Aldrich | G-7513 | EGM |
| Mindestanzahl an essentiellen Media Eagle – mit Earle' Salze, L-Glutamin und nicht-essentielle Aminosäuren ohne Natriumbicarbonat | Sigma-Aldrich | M0643 | EGM |
| Maus Neuroblastomzellen | ATCC | CCL-131 | |
| Multi-Well-PTFE-Beschichtung Glasobjektträger | Beliebig | ||
| PBS | Beliebig | pH 7,6 | |
| Penicillin | Sigma | P-3032 | EGM |
| Tollwut Direkt fluoreszierendes Antikörper-Konjugat | Millipore Sigma | 5100, 5500, 6500, RU5100 oder RU5500 | |
| Natriumbicarbonat | Sigma-Aldrich | S-5761 | EGM |
| Natriumchlorid-Kristalle | Sigma-Aldrich | S5886 | Eindeckmittel |
| Sterile Pipette | Beliebig | ||
| Streptomycinsulfatsalz | Sigma | S9137 | EGM |
| Trizma voreingestellte Kristalle pH 9,0 | Sigma-Aldrich | S9693 | Eindeckmittel |
| Tryptosephosphat Bouillon | BD | 260300 | EGM |
| Vitaminmischung | Sigma-Aldrich | M6895 | EGM |
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