Forscher entwickeln Assay zur qualitativen Bewertung neutralisierender SARS-CoV-2-Antikörper

Umfangreiche Tests auf die Infektion mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) waren eine primäre Eindämmungsmaßnahme zur Eindämmung der anhaltenden Pandemie. Die Infektion verursacht die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19), die bisher weltweit über 2,7 Millionen Todesopfer gefordert hat. Der Bedarf an wirksamen therapeutischen Lösungen ist groß, auch angesichts der laufenden Impfprogramme gegen SARS-CoV-2 in vielen Teilen der Welt. Ein solcher plasmabasierter Therapieansatz ist die Verwendung neutralisierender Antikörper aus dem Blut rekonvaleszenter Patienten.

Um den Bedarf an einem hochwertigen Neutralisationstest gegen SARS-CoV-2 zu decken, haben Forscher des National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) einen zuvor etablierten Fluoreszenzreduktions-Neutralisationstest (FRNA) modifiziert und optimiert, um eine qualitative Bewertung zu ermöglichen eine große Anzahl infizierter Zellen durch den Einsatz eines High-Content-Imaging-Systems.

In dieser Studie beschrieb das Team einen hochquantitativen Neutralisationstest für SARS-CoV-2 mit halbhohem Durchsatz, der auf dem High-Content-Bildgebungssystem Operetta basiert. Die Autoren behaupteten, dass ähnliche Geräte (die in vielen Laborumgebungen möglicherweise nicht verfügbar sind) bei entsprechender Validierung gleichermaßen wirksam sein könnten.

Sie berichteten, dass bis Februar 2021 die SARS-CoV-2-FRNA zum Screening von über 5.000 Proben, einschließlich akuter und rekonvaleszenter Plasma- oder Serumproben und therapeutischer Antikörperbehandlungen, auf SARS-CoV-2-neutralisierende Titer verwendet wurde.

Während es bei Lebendvirus-Assays aufgrund der Natur des biologischen Systems immer zu Schwankungen kommen wird, kann die Verwendung eines strengen statistischen Ansatzes zur Information über die Datenakzeptanz die potenziellen negativen Auswirkungen einer schlechten Infektionseffizienz, Pipettierfehler, Randeffekte und inkonsistenter Färbung abmildern .“

COVID-19 ist eine heterogene Erkrankung, die sich häufig in schweren Atemwegserkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurologischen Erkrankungen äußert. Während einer akuten Erkrankung kommt es zu einem schnellen Wechsel der Antikörperklasse von Immunglobulin M (IgM) zu IgG und IgA. Die Forscher stellen fest, dass der Antikörperisotyp ebenso wichtig für die Kontrolle der Krankheit ist wie das virale Zielprotein.

Die Forscher beobachteten, dass der Schweregrad der Erkrankung mit robusteren und länger anhaltenden Antikörperreaktionen auf das virale Nukleoprotein (N) verbunden ist. Daher wird angenommen, dass das Vorhandensein von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern im Blut ein gutes Maß für die schützende Immunität eines Impfstoffkandidaten ist. Dies erfordert schnelle Methoden, die zuverlässig und empfindlich sind, um SARS-CoV-2-neutralisierende Antikörper nachzuweisen.

Immunfluoreszenzfärbung von SARS-CoV-2-infizierten Zellen. A. Nicht infizierte Zellen, gefärbt mit Hoechst-Kernfärbung (blau). B. Mit SARS-CoV-2 infizierte und mit einem SARS-CoV-N-Protein-spezifischen Antikörper und einem Alexa594-Sekundärantikörper (rot) untersuchte Zellen. Die Zellen wurden mit Hoechst-Kernfärbung (blau) gegengefärbt.

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Die FRNA ist ein hochspezifischer, quantifizierbarer und strenger Test zur Bewertung neutralisierender Antikörper in einer Testprobe. Der Assay quantifiziert einzelne Zellen, die mit der anfänglichen Zugabe des Virus infiziert wurden und nicht mehrere Runden der Virusreplikation erfordern.

Als atypischer Test beruht er weder auf der subjektiven Bestimmung zellzytopathischer Wirkungen noch auf der Entwicklung multizellulärer Plaques oder Immunherde unter Verwendung einer geringen Anzahl infektiöser Partikel pro Vertiefung. Die Forscher prüften die Viruskontroll- und Zellkontrollbeobachtungen auf Ausreißer und bewerteten die Variabilität und Spezifität des Tests.

Da der Assay 12-stufige Verdünnungsschemata und eine logistische Analyse mit vier Parametern zur Quantifizierung eines bestimmten NT50 verwendet, ermöglicht er ein genaueres Verständnis der Neutralisierungskapazität, insbesondere im Fall von monoklonalen Antikörpern oder Nanokörpern.

In dieser Studie beschrieben die Forscher die Entwicklung eines SARS-CoV-2-Neutralisierungsassays mit halbhohem Durchsatz, der die Fähigkeiten eines High-Content-Bildgebungssystems nutzt, um die Anzahl infizierter Zellen in einzelnen Vertiefungen zu quantifizieren. Wichtig ist, dass die Forscher zeigten, dass der Test schnell für die Verwendung mit mehreren Virusvarianten angepasst werden konnte. Solche Tests helfen immens und beschleunigen die präklinischen Impfstoffstudien und klinischen Studien.

Während der COVID-19-Krise genehmigte die US-amerikanische FDA (Food and Drug Administration) zunächst ein Expanded Access Program (EAP) zur Behandlung von COVID-19-Patienten mit Plasma von Personen mit einem Neutralisationstiter von 1:160 oder höher. Im Rahmen dieses Programms wurden über 94.000 Patienten in den gesamten USA behandelt. Im vergangenen August erteilte die FDA eine Notfallzulassung (Emergency Use Authorization, EUA), um die therapeutische Plasmabehandlung von COVID-19-Patienten außerhalb des Rahmens klinischer Studien zu ermöglichen.

Die Forscher behaupten, dass dieser Test keine subjektive Interpretation erfordert und daher präziser ist als die meisten anderen Tests zur Neutralisierung von Wildtypviren.

„Obwohl es aufgrund der Natur des biologischen Systems immer Schwankungen bei Lebendvirus-Assays geben wird, kann die Verwendung eines strengen statistischen Ansatzes zur Information über die Datenakzeptanz die potenziellen negativen Auswirkungen einer schlechten Infektionseffizienz, Pipettierfehler, Randeffekte und Inkonsistenzen abmildern Flecken.“

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Artikelrevisionen

• 5. April 2023 – Die vorab gedruckte vorläufige Forschungsarbeit, auf der dieser Artikel basiert, wurde zur Veröffentlichung in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Dieser Artikel wurde entsprechend bearbeitet und enthält nun einen Link zum endgültigen, von Experten begutachteten Artikel, der jetzt im Abschnitt „Quellen“ angezeigt wird.

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