Otimização do Ensaio Sorológico Único Repórter.
A estratégia de acoplamento para todos os antígenos SARS-CoV-2 é descrita em Cameron, et al., 20201 e na etapa 2.1 acima. A estratégia de confirmação de acoplamento é descrita na etapa 2.3 acima. Para um acoplamento eficiente, os valores de intensidade de fluorescência mediana (IMFI) devem ser significativamente maiores do que a reação de controle negativo de nenhum soro/sem anticorpos e devem demonstrar uma resposta de dose de diminuição do sinal de MFI com quantidades de detecção de reagente. Os IMis de aproximadamente 1.000 unidades de MFI ou mais de segundo plano MFI geralmente indicam acoplamento eficiente de proteínas e dependem da concentração e especificidade do reagente de detecção utilizado. Utilizando este método, a confirmação do acoplamento de antígeno S, RBD e Nc foram testados para dois lotes de contas(Figura 2). Os sinais de IM para todos os antígenos foram significativamente maiores que o MFI de fundo e mostraram uma resposta de dose com titulação dos reagentes de detecção. Os dados também mostraram boa reprodutibilidade dos níveis de FI entre os dois lotes diferentes de contas acoplou.
A otimização do ensaio de repórter único foi feita como descrito em Cameron, et al., 20201. Cada antígeno foi testado em diferentes concentrações de acoplamento com diferentes diluições de várias amostras de soro representando amostras altas, médias, baixas e negativas. Além disso, como o ensaio mede os títulos IgG, um soro despojado de IgG foi usado como uma amostra negativa adicional. Os resultados de uma série representativa de diluição amostral com diferentes níveis de acoplamento de antígeno são mostrados na Figura 3. Esta série inicial de diluição foi testada com uma concentração fixa de reagentes de detecção para obter uma gama potencial de níveis representativos de IPS e MFI de fundo. A partir desses dados, foram determinadas faixas adicionais de diluição amostral e níveis de acoplamento de antígenos e testados posteriormente com amostras adicionais (dados não mostrados).
Em seguida, a concentração do reagente de detecção foi otimizada para uso com as diferentes diluições de soro e níveis de acoplamento de antígenos. Dados representativos utilizando 6 amostras positivas e 2 negativas são mostrados na Figura 4. Após testes adicionais com várias centenas de amostras de soro pré-COVID-19 negativos, os níveis de acoplamento de antígeno ideal e concentrações de regente de detecção foram selecionados para o protocolo de ensaio final, conforme descrito na seção 5.
Conversão para um único ensaio de neutralização de repórteres
A conversão do ensaio sorológico único repórter para um ensaio de neutralização foi alcançada adicionando uma etapa de incubação usando ACE2 (como reagente concorrente) com as contas antes de adicionar a amostra de soro. Ao titular a quantidade de ACE2 adicionado, observou-se a inibição da ligação IgG aos antígenos S e RBD, como mostrado na Figura 5. Enquanto os 11 pacientes tiveram diferentes títulos de IgG, cada um apresentou uma diminuição significativa no sinal de FI com aumento da concentração ace2. Como esperado, ace2 só impacta os sinais de MFI de S e RBD, mas não o antígeno Nc.
O sinal de MFI residual percentual relativo a 0 μg/mL ACE2 para todas as amostras é mostrado na Figura 6. Para a maioria das amostras, observou-se perda de sinal >30% para S e RBD com aumento da concentração de ACE2. Como esperado, não houve efeito de ACE2 no sinal Nc.
Conversão para um ensaio sorológico de repórter duplo IgG e IgM
Para o ensaio IgG e IgM de repórter duplo, as condições padrão de ensaio de repórteres individuais foram usadas para testar diferentes combinações de anticorpos e repórteres para os dois canais de repórteres. O canal RP1 é semelhante aos instrumentos de análise de fluxo anteriores com detecção de fluorescência "laranja" para corantes repórteres como PE. O segundo canal, RP2, emprega um laser de excitação violeta que pode ser usado para detectar a fluorescência "azul" de corantes animados a 402 nm com picos de espectro de emissão na faixa de 421-441 nm.
Várias combinações diferentes de anticorpos IgG e IgM anti-humanos foram testadas em várias concentrações com as condições padrão de diluição e incubação amostral de 2.000 vezes detalhadas na seção 6. Um teste inicial de anti-IgM conjugado ao dylight 405 reporter dye (DL 405; excitação a 400 nm e emissão a 420 nm) para o canal RP2 foi realizado usando um conjunto de 11 amostras positivas para PCR com DFSO variando de 5 a >60 dias, e uma amostra de soro despojado do IgG. Este reagente de detecção não produziu um sinal alto no canal RP2, como mostrado na Figura 7A, B,C. Para amostras com igM RP2 MFI elevado, os sinais mais elevados foram observados para RBD e Nc (Figura 7B,C). Embora os títulos de IgM devam ser elevados neste momento em algumas amostras, os níveis observados de IFI não excediam 140 unidades de MFI com o reagente de detecção de IgM. Além disso, a conta de controle para IgM não tinha um alcance dinâmico significativo para o MFI ao usar dL 405 conjugado ao anti-IgM em comparação com um repórter anti-IgM RP1 rotulado pe usado nas mesmas concentrações(Figura 7D).
Como um reagente de detecção RP2 adequado para IgM não estava disponível, o anti-IgG de biotina original com SASB foi testado para uso no canal RP2. O sinal para IgG no canal RP2 com SASB não tinha o mesmo alcance dinâmico do SAPE, mas ainda tinha um alcance adequado para medir títulos IgG para S, RBD e Nc (Figura 8). Esses dados levaram a testar diferentes combinações de reagentes de detecção RP1 IgM e RP2 IgG, conforme descrito abaixo.
Conversão para ensaio de neutralização de repórter duplo
O ensaio sorológico duplo repórter foi convertido em um ensaio de neutralização adicionando uma etapa de incubação com ACE2 e contas, antes de adicionar a amostra de soro. Foi utilizada uma série de diluição de 2 vezes de ACE2 a partir de 16 μg/ml e, em seguida, testada com conjuntos de 11 amostras e sera descascada como descrito acima. Além disso, 3 combinações diferentes de misturas de anticorpos de detecção RP1 IgM e RP2 IgG foram testadas em um conjunto de 11 amostras e controles de soro despojados. As combinações finais e as concentrações de reagentes determinadas a serem ótimas estão detalhadas na Tabela 1.
Para detecção de IgG, o IgG/SASB anti-humano biotina usado no ensaio original de repórter único foi testado juntamente com outro anti-IgG conjugado ao corante repórter BV. Enquanto o conjugado BV tinha sinais de MFI rp2 elevados, a intensidade do sinal MFI para o título de IgG variou entre as titulações ACE2(Figura 9A, C,E). A combinação biotina anti-humana IgG/SASB teve uma redução mais consistente do sinal MFI em toda a titulação ACE2 em comparação com o conjugado BV, demonstrando uma resposta de dose, embora os níveis de IFI fossem mais baixos. A flutuação do sinal pelo conjugado BV através das concentrações ACE2 também interferiu na determinação da inibição percentual por ACE2 em toda a gama de títulos IgG em comparação com a combinação biotina anti-humana IgG/SASB(Figura 9B, D,F). Amostras com sinais de MFI baixos, como a amostra DFSO 3, não possuem títulos altos o suficiente para avaliar o desempenho desses reagentes ou medir a capacidade de neutralização do IgG.
Para determinar os títulos IgM no canal RP1, um anti-IgM conjugado por PE foi comparado a um IgM anti-humano conjugado ao dyLight 549 reporter dye (DL 549; excitação a 562 nm e emissão a 576 nm) nas concentrações listadas na Tabela 1. Desses dois reagentes, o anti-IgM PE apresentou MFIs mais elevados do que os gerados pelo IgM anti-humano DL 549 para as amostras testadas(Figura 9A, C,E). A conta de controle IgM que mede a adição desses reagentes apresentou diferentes MFIs médios de ≈17.000 para o anti-IgM pe e 2.723 para o conjugado DL 549. Mesmo com essas diferenças, o impacto das várias concentrações ace2 no FIM foi mensurável com o conjugado DL 549. Para determinar a inibição de ACE2 por cento da ligação IgM, houve uma pequena, mas insignificante diferença entre os dois reagentes de detecção de IgM(Figura 9B, D,F).
| Combinação | Repórter | Concentração Final Em Poço (μg/mL) |
| RP1 | RP2 |
| 1 | PE anti-IgM | 2 | - |
| Biotina-Ig | - | 0.62 |
| SASB | - | 4 |
| 2 | DyLight 549 IgM Anti-Humano | 1 | - |
| Brilhante Violeta 421 IgG Anti-Humano | - | 1 |
| 3 | DyLight 549 IgM Anti-Humano | 1 | - |
| Biotina-Ig | - | 0.62 |
| SASB | - | 4 |
Tabela 1: Lista de combinações de corantes de repórter RP1 e RP2 testadas. Vários diferentes corantes de repórter RP1 e RP2 foram avaliados para medir títulos IgG e IgM. As três combinações mostradas acima foram testadas em diferentes modos de detecção RP1 e para otimização do ensaio de neutralização. Para combinações RP2 usando SASB, concentrações para o anticorpo de detecção biotinilada e SASB são mostradas. *Concentração Final representa bem a concentração final na reação.

Figura 1: Fluxograma destacando as principais etapas do protocolo de ensaio. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Confirmação do acoplamento de antígeno. Antígenos foram acoplados a 100, 10 e 1 pmol/106 contas. Para antígenos S e RBD, foi usado e detectado soro anti-coelho de coelho s. Para Nc, foi utilizado um anti-Nc policlonal de coelho purificado de proteína G. As curvas de titulação para contas acopladas com 10 pmol S(A),100 pmol RBD(B)e 100 pmol Nc (C)são mostradas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Otimização da diluição do soro com diferentes níveis de acoplamento de antígeno. Amostras de soro representando amostras altas, médias, baixas e negativas foram testadas com os diferentes acoplamentos de antígeno pmol/106. Uma titulação de soro de 4 vezes foi testada com uma mistura multiplex de contas acopladas a antígenos usando o protocolo de ensaio descrito na seção 5. Os valores de MFI das curvas de titulação para S (A),RBD(B)e Nc (C) são mostrados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Determinação da concentração ideal de diluição e detecção de reagentes do soro. Oito amostras de soro, incluindo pacientes negativos (2 amostras) e de baixa a alta positivo (6 amostras), foram testadas em diluições adicionais de soro com três diferentes concentrações de reagentes de detecção. Os resultados do MFI são mostrados para S (A),RBD (B)e Nc (C). Com base nesses e em outros dados (não mostrados), foi selecionada uma diluição amostral de 1:2.000 e uma concentração de anticorpos de detecção de biotina de 0,62 μg/mL. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Otimização do ensaio de neutralização de repórter único. A modificação do ensaio sorológico único repórter a um ensaio de detecção de anticorpos neutralizante foi realizada adicionando uma etapa de incubação com ACE2 como concorrente, conforme descrito na Seção 6. Um conjunto de 11 amostras, variando de sera de titer baixo a alto positivo, e uma amostra de soro listrado IgG foram testados com uma série de diluição de duas vezes de ACE2 a partir de 4 μg/mL, usando condições de ensaio padrão. Nesta faixa de concentrações ACE2, pode-se ver uma diminuição no IFI com o aumento do ACE2 para S (A) e RBD(B),mas não para Nc(C). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6: Inibição percentual de sinal com ACE2. Os sinais residuais por cento para o conjunto de 11 amostras (da Figura 4) são mostrados. Para cada amostra, independentemente de seu título IgG, foi alcançada uma diminuição máxima de ≥ 30% de sinal MFI para S (A) e RBD (B)na maior concentração ACE2. Para o antígeno Nc(C)não houve inibição significativa do sinal com qualquer quantidade de ACE2 testada. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7: Teste de DyLight 405 anti-IgM como reagente de detecção RP2 IgM. Um conjunto de 11 amostras e soros despojados de IgG foram usados para testar dL 405-conjugado anti-IgM como um reagente de detecção RP2. Os sinais RP2 IgM MFI para S (A),RBD(B)e Nc (C) são mostrados. O maior sinal de MFI para qualquer antígeno com qualquer amostra foi de aproximadamente 140 unidades MFI para RBD com amostra H (B). Mesmo o sinal no conjunto de contas de controle IgM foi inferior a 1.000 MFI no canal RP2 em toda a faixa de titulação de anticorpos e não mostrou o aumento do alcance dinâmico observado com o anticorpo de detecção anti-IgM PE no canal RP1(D). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 8: Otimização do SASB como repórter RP2 com Biotin anti-IgG. Um conjunto de 11 amostras e soros despojados de IgG foram usados para testar uma série de diluição de SASB com o padrão 0,62 μg/mL anti-IgG. Os IgG MFIs resultantes no canal RP2 para S (A),RBD (B)e Nc (C) são mostrados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 9: Comparação de três combinações diferentes de misturas de detecção RP1 IgM e RP1 IgG. Três diferentes misturas de anticorpos de detecção foram testadas em 11 amostras e soros despojados de IgG. As combinações e concentrações finais utilizadas estão descritas na Tabela 1. Todas as amostras foram testadas com diluições ACE2 de 2 vezes, a partir de 16 μg/mL. Os dados para amostras no DFSO de 3, 12 e 30 dias são mostrados. Os sinais MFI para RP1 IgM (laranja) e RP2 IgG (azul) são mostrados em A (DFSO 3), C (DFSO 12) e E (DFSO 30). Os MFIs residuais ace2% são mostrados em B (DFSO 3), D (DFSO 12) e F (DFSO 30). Os sinais que representam uma redução de >30% em relação aos controles ACE2 não são destacados verde claro. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.