Оптимизация серологического анализа одного репортера.
Стратегия соединения для всех антигенов SARS-CoV-2 описана в Cameron, et al., 20201 и в шаге 2.1 выше. Стратегия подтверждения соединения описана на этапе 2.3 выше. Для эффективной связи значения средней интенсивности флуоресценции (МФО) должны быть значительно выше, чем реакция (реакции) отрицательного контроля без сыворотки/без антител, и должны демонстрировать дозовый ответ на снижение сигнала МФО с уменьшением количества реагента обнаружения. МФО приблизительно 1000 единиц МФО или более по сравнению с фоновой МФО обычно указывают на эффективную связь с белками и зависят от концентрации и специфичности используемого реагента обнаружения. Используя этот метод, подтверждение связи антигенов S, RBD и Nc было протестировано для двух партий бусин(рисунок 2). Сигналы МФО для всех антигенов были значительно выше фоновой МФО и показывали дозовый ответ с титрованием реагентов обнаружения. Данные также показали хорошую воспроизводимость уровней МФО между двумя различными партиями связанных бусин.
Оптимизация анализа одного репортера была выполнена, как описано в Cameron, et al., 20201. Каждый антиген тестировали в различных концентрациях связи с различными разведениями нескольких образцов сыворотки, представляющих высокие, средние, низкие и отрицательные образцы. Кроме того, поскольку анализ измеряет титры IgG, в качестве дополнительного отрицательного образца была использована сыворотка, удаленная IgG. Результаты репрезентативного ряда разбавления образца с различными уровнями связи антигенов показаны на рисунке 3. Эта начальная серия разбавления была протестирована с фиксированной концентрацией реагентов обнаружения для получения потенциального диапазона репрезентативных антиген-специфических и фоновых уровней МФО. На 000 данных были определены дополнительные диапазоны разбавления проб и уровни связи антигенов, которые были дополнительно протестированы с дополнительными образцами (данные не показаны).
Затем концентрацию детектируемого реагента оптимизировали для использования с различными сывороточными разведениями и уровнями связи антигенов. Репрезентативные данные с использованием 6 положительных и 2 отрицательных образцов показаны на рисунке 4. После дополнительного тестирования с несколькими сотнями отрицательных образцов сыворотки до COVID-19 для окончательного протокола анализа были выбраны окончательные оптимальные уровни связи антигенов и концентрации регентов обнаружения, как описано в разделе 5.
Преобразование в один анализ нейтрализации репортера
Преобразование однопортрового серологического анализа в нейтрализующий анализ достигалось путем добавления инкубационного этапа с использованием ACE2 (в качестве конкурирующего реагента) с шариками перед добавлением образца сыворотки. При титровании количества добавленного ACE2 наблюдалось ингибирование связывания IgG с антигенами S и RBD, как показано на рисунке 5. В то время как сывороподражения 11 пациентов имели разные титры IgG, каждый из них показал значительное снижение сигнала MFI с увеличением концентрации ACE2. Как и ожидалось, ACE2 влияет только на сигналы MFI S и RBD, но не на антиген Nc.
Процент остаточного сигнала МФО относительно 0 мкг/мл ACE2 для всех образцов показан на рисунке 6. Для большинства образцов потеря сигнала >30% наблюдалась для S и RBD с увеличением концентрации ACE2. Как и ожидалось, влияние ACE2 на сигнал Nc не произошло.
Преобразование в двойной репортерный серологический анализ IgG и IgM
Для анализа двойного репортера IgG и IgM стандартные условия анализа одного репортера использовались для тестирования различных комбинаций антител и репортеров для двух репортерских каналов. Канал RP1 аналогичен предыдущим приборам анализа потока с обнаружением «оранжевой» флуоресценции для репортерных красителей, таких как PE. Второй канал, RP2, использует фиолетовый лазер возбуждения, который может быть использован для обнаружения «синей» флуоресценции красителей, возбужденных при 402 нм с пиками спектров излучения в диапазоне 421-441 нм.
Несколько различных комбинаций античеловеческих антител IgG и IgM были протестированы в различных концентрациях со стандартными 2000-кратными условиями разбавления и инкубации образцов, подробно описанными в разделе 6. Первоначальное испытание анти-IgM, сопряженного с репортерным красителем DyLight 405 (DL 405; возбуждение при 400 нм и излучение при 420 нм) для канала RP2, проводилось с использованием набора из 11 ПЦР-положительных образцов с DFSO в диапазоне от 5 до >60 дней и образца сыворотки, снятой IgG. Этот реагент обнаружения не производил высокий сигнал в канале RP2, как показано на рисунке 7A,B, C. Для образцов с высоким IgM RP2 MFI самые высокие сигналы были замечены для RBD и Nc(рисунок 7B,C). Хотя титры IgM должны быть повышены в это время в некоторых образцах, наблюдаемые уровни MFI не превышали 140 единиц MFI с реагентом обнаружения IgM. Кроме того, контрольная шарика для IgM не имели значительного динамического диапазона для MFI при использовании DL 405, сопряженного с анти-IgM, по сравнению с полиэтиленовым анти-IgM RP1 репортером, используемым при тех же концентрациях(рисунок 7D).
Поскольку подходящий реагент обнаружения RP2 с репортерной маркировкой для IgM был недоступен, оригинальный биотин анти-IgG с SASB был протестирован для использования в канале RP2. Сигнал для IgG в канале RP2 с SASB не имел того же динамического диапазона, что и у SAPE, но он все же имел подходящий диапазон для измерения титров IgG для S, RBD и Nc(рисунок 8). Эти данные привели к тестированию различных комбинаций реагентов для детектирования RP1 IgM и RP2 IgG, как описано ниже.
Преобразование в двойной анализ нейтрализации репортеров
Серологический анализ с двойным репортером преобразовывали в анализ нейтрализации путем добавления инкубационного этапа с ACE2 и бусинами перед добавлением образца сыворотки. Использовали 2-кратную серию разбавления ACE2, начиная с 16 мкг/мл, а затем тестировали с наборами из 11 образцов и очищенными сыворочками, как описано выше. Кроме того, 3 различные комбинации смесей антител для обнаружения RP1 IgM и RP2 IgG были протестированы на наборе из 11 образцов и очищенных контрольных сывороточной сыворотки. Окончательные комбинации и концентрации реагентов, определенные как оптимальные, подробно описаны в таблице 1.
Для обнаружения IgG биотин против человека IgG / SASB, используемый в оригинальном анализе одного репортера, был протестирован вместе с другим анти-IgG, конъюгированным с репортерным красителем BV. В то время как конъюгат BV имел высокие сигналы RP2 MFI, интенсивность сигнала MFI для титра IgG варьировалась в зависимости от титрования ACE2(рисунок 9A,C, E). Комбинация биотина против человека IgG/ SASB имела более последовательное снижение сигнала MFI во время титрования ACE2 по сравнению с конъюгатом BV, демонстрируя реакцию дозы, хотя уровни MFI были ниже. Флуктуация сигнала конъюгатом BV в концентрациях ACE2 также мешала определению процента ингибирования ACE2 в диапазоне титров IgG по сравнению с комбинацией биотина против человека IgG/SASB(рисунок 9B,D, F). Образцы с низким уровнем сигналов MFI, такие как образец DFSO 3, не имеют достаточно высоких титров для оценки эффективности этих реагентов или измерения нейтрализующей способности IgG.
Для определения титров IgM в канале RP1 PE-конъюгированный анти-IgM сравнивали с античеловеческим IgM, сопряженным с репортерным красителем DyLight 549 (DL 549; возбуждение при 562 нм и излучение при 576 нм) при концентрациях, перечисленных в таблице 1. Из этих двух реагентов PE anti-IgM показал более высокие MFIs, чем те, которые генерируются DL 549 античеловеческим IgM для тестируемых образцов(рисунок 9A,C, E). Контрольный шарик IgM, измеряющий добавление этих реагентов, имел различные средние МФО в размере ≈17 000 для PE anti-IgM и 2 723 для сопряжения DL 549. Даже с этими различиями влияние различных концентраций ACE2 на МФО можно было измерить с помощью сопряженного DL 549. Для определения ACE2-процентного ингибирования связывания IgM наблюдалась небольшая, но незначительная разница между двумя реагентами обнаружения IgM(рисунок 9B,D, F).
| Сочетание | Докладчик | Конечная концентрация в скважине (мкг/мл) |
| РП1 | РП2 |
| 1 | ПЭ анти-IgM | 2 | - |
| Биотин-Иг | - | 0.62 |
| САСБ | - | 4 |
| 2 | DyLight 549 Античеловеческий IgM | 1 | - |
| Бриллиант Фиолетовый 421 Античеловеческий IgG | - | 1 |
| 3 | DyLight 549 Античеловеческий IgM | 1 | - |
| Биотин-Иг | - | 0.62 |
| САСБ | - | 4 |
Таблица 1: Список протестированных комбинаций репортерных красителей RP1 и RP2. Несколько различных репортерных красителей RP1 и RP2 были оценены для измерения титров IgG и IgM. Три комбинации, показанные выше, были протестированы в различных режимах обнаружения RP1 и для оптимизации анализа нейтрализации. Для комбинаций RP2 с использованием SASB показаны концентрации для биотинилированного антитела обнаружения и SASB. *Конечная концентрация представляет собой конечную концентрацию в реакционной скважине.

Рисунок 1:Блок-схема, выделяющая основные этапы протокола анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2:Подтверждение связи антигенов. Антигены соединяли при 100, 10 и 1 пмоль/106 шариках. Для антигенов S и RBD использовались анти-S сыворотки кролика, которые были обнаружены с помощью PE anti-rabbit IgG. Для Nc был использован белок G-очищенный кролик поликлональный анти-Nc. Показаны кривые титрования для шариков в сочетании с 10 пмоль S(A),100 пмоль RBD(B)и 100 пмоль Nc(C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3:Оптимизация разведения сыворотки с различными уровнями связи антигенов. Образцы сыворотки, представляющие собой высокие, средние, низкие и отрицательные образцы, были протестированы с различным антигеном pmol /10 6 шариковых связок. 4-кратное титрование сыворотки было протестировано с мультиплексной смесью бусин, связанных с антигеном, с использованием протокола анализа, описанного в разделе 5. Показаны значения MFI кривых титрования для S(A),RBD(B)и Nc(C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4:Определение оптимального разведения сыворотки и обнаружение концентрации реагента. Восемь образцов сыворотки, включая отрицательных пациентов (2 образца) и низко- и высоко-положительных (6 образцов), были протестированы в дополнительных разведениях сыворотки с тремя различными концентрациями реагентов обнаружения. Результаты MFI показаны для S(A),RBD(B)и Nc(C). На основе этих и других данных (не показаны) был выбран образец разведения 1:2000 и концентрация антител для обнаружения биотина 0,62 мкг/мл. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5:Оптимизация анализа нейтрализации одного репортера. Модификацию одиночного репортерного серологического анализа на нейтрализующий анализ обнаружения антител проводили путем добавления инкубационного этапа с ACE2 в качестве конкурента, как описано в разделе 6. Набор из 11 образцов, начиная от низко- до высокоположительных титрных сывороток, и образец сыворотки IgG-полосатый тестировали с двукратной серией разбавления ACE2, начиная с 4 мкг/мл, с использованием стандартных условий анализа. В этом диапазоне концентраций ACE2 снижение MFI можно увидеть при увеличении ACE2 для S(A)и RBD(B),но не для Nc(C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6:Процентное ингибирование сигнала с ПОМОЩЬЮ ACE2. Показан процент остаточных сигналов для набора из 11 выборок (из рисунка 4). Для каждого образца, независимо от его титра IgG, было достигнуто максимальное снижение сигнала МФО ≥30% для S(A)и RBD(B)при самой высокой концентрации ACE2. Для Nc-антигена(C)не наблюдалось значимого ингибирования сигнала с любым количеством испытуемого ACE2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 7:Испытание DyLight 405 против IgM в качестве реагента обнаружения RP2 IgM. Набор из 11 образцов и IgG-очищенные сыворотки были использованы для тестирования DL 405-конъюгированного анти-IgM в качестве реагента обнаружения RP2. Показаны сигналы RP2 IgM MFI для S(A),RBD(B)и Nc(C). Самый высокий сигнал MFI для любого антигена с любым образцом составил примерно 140 единиц MFI для RBD с образцом H(B). Даже сигнал на контрольном наборе бусин IgM составлял менее 1000 MFI в канале RP2 во всем диапазоне титров антител и не показывал увеличенного динамического диапазона, наблюдаемого с антителом обнаружения PE анти-IgM в канале RP1(D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8:Оптимизация SASB в качестве репортера RP2 с Биотином анти-IgG. Набор из 11 образцов и IgG-очищенные сыворотки были использованы для тестирования серии разбавления SASB со стандартным 0,62 мкг/мл биотина анти-IgG. Показаны результирующие МФО IgG в канале RP2 для S(A),RBD(B)и Nc(C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 9:Сравнение трех различных комбинаций RP1 IgM и RP1 IgG смесей детектирования. Три различные смеси антител для обнаружения были протестированы на 11 образцах и IgG, очищенных от сывороток. Используемые комбинации и конечные концентрации описаны в таблице 1. Все образцы были протестированы с 2-кратным разбавлениями ACE2, начиная с 16 мкг/мл. Показаны данные для образцов в DFSO за 3, 12 и 30 дней. Сигналы MFI для RP1 IgM (оранжевый) и RP2 IgG (синий) показаны в A (DFSO 3), C (DFSO 12) и E (DFSO 30). Остаточные МФУ ACE2% показаны в B (DFSO 3), D (DFSO 12) и F (DFSO 30). Сигналы, представляющие снижение >30% по сравнению с элементами управления Без ACE2, подсвечиваются светло-зеленым цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.