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CoVariant-SCAN快速检测多种新冠病毒变异毒株的逃逸情况

作者:Magigen

美国杜克大学一个研究小组开发了CoVariant-SCAN快速抗体检测系统,评估变异毒株逃逸情况,诊断人体内的抗体面对对新冠病毒变异毒株时的保护作用

随着奥米克戎Omicron变异病毒开始流行,这项变异特异性检测的推出,可以评估SARS-CoV-2抗体对人的防护水平。

这种POCT护理点IVD检测产品可以告诉临床医生,从疫苗接种或自然感染中获得抗体的患者其中和抗体是否能够对抗病毒的每一种特定变体,以及在多大程度上能够对抗病毒的每一种特定变体,这表明疫苗是否能够有效对抗特定变体。

该研究成果发表在本月早些时候出版的《科学》杂志上。研究人员阐述了CoVariant-SCAN检测的工作原理,以及CoVariant-SCAN 检测如何确定某人抗体中和来自不同变体的棘突蛋白的能力。

Jake Heggestad是杜克大学普拉特工程学院生物医学工程系的研究生,也是Ashutosh Chilkoti实验室的一名成员。

该检测产品是为了模拟更常见的使用活病毒的抗体分析。

该检测使用的是重组蛋白,而不是使用活病毒,通过使用不同的蛋白更容易看到变体之间的差异,并缩短了周转时间。如果采用活病毒检测则需要大量的人力,成本昂贵。

CoVariant-SCAN使用部分病毒的棘突蛋白和荧光标记的人类ACE2蛋白来测量患者中和抗体阻断病毒和ACE2蛋白之间相互作用的能力。

将一滴患者血浆样本放在载玻片上,该载玻片在不同位置也有针对COVID-19各种变体的特异性棘突蛋白。载玻片有24个孔,可平行运行24个单独样品,培养15至60分钟后,用缓冲溶液清洗血浆。

然后将载玻片放入荧光扫描仪,以确定是否存在荧光。

如果ACE2蛋白被棘突蛋白捕获,则会留下一个明亮的荧光点,这意味着患者的抗体无法抵抗该棘突蛋白。

如果一个人从未接触过病毒,ACE2蛋白和棘突蛋白的结合应该不受阻碍,荧光就会发光。然而,如果一个人通过接种疫苗,或之前的感染而产生了针对该棘突蛋白的抗体,则该蛋白的结合将被抑制,荧光将不会出现、或变得不那么明亮。

研究小组量化了每张玻片上的荧光点数量,以确定患者抵抗该变异的能力。通过观察载玻片上的平均荧光,并将其与阴性对照进行比较,研究人员能够得到指示抗体中和水平的数字。

但是,对每项测试的数字的解释并不是一成不变的,不能说特定百分比的中和抗体就意味着患者得到了充分的保护。这项检测只是提供了保护可能性的范围。因为人们普遍认为,患者的中和抗体越多,他们对病毒的保护就越强,这是研究小组的假设

该分析已经用不同的变体进行了测试,包括Alpha, Beta, 和Gamma,,该团队尚未将其应用于Omicron变体,他们还在尝试获得正式的蛋白质。研究人员已经使用了商用重组蛋白来研究其他变体,这样可以减轻工作量,但由于Omicron还没有可用的重组蛋白,实验室正在努力自行制造这些蛋白。

他们也能够在不重新设计测试的情况下检测到德尔塔变异,因此研究小组有信心也可以通过调整测试,来检测奥米克戎变异。

CoVariant-SCAN检测也可以用来指导临床治疗。如果一个人对Delta变体的中和抗体水平较低,并且他们暴露于病毒中,医生可能会决定在疾病早期用单克隆抗体治疗他们,以避免更严重的后果。

Covariant-SCAN 检测示意图

图1 Covariant-SCAN 检测示意图。

( A ) WT、B.1.1.7、P.1 和 B.1.351 RBD 捕获抗原 (cAg) 被喷墨打印到 POEGMA 表面。附近荧光标记的 ACE2 被喷墨打印到可溶解的海藻糖垫上。当血浆或血清样品加入芯片时,海藻糖垫溶解,从表面释放ACE2,然后扩散到整个表面。如果样品不含 nAb,ACE2 会与 RBD cAg 结合,从而产生高荧光信号。如果样品含有 nAb,nAb 会阻止 ACE2-RBD 结合相互作用,导致荧光信号降低。

( B ) SARS-CoV-2 变异 RBD 突变。变体 B.1.1.7 包含一个 RBD 突变:N501Y。变体 P.1 和 B.1.351 各包含三个 RBD 突变:K417T (P.1)/K417N (B.1.351)、E484K 和 N501Y。( C) nAbs 在不同程度上干扰 RBD-ACE2 结合相互作用。这种相互作用的更大阻断表明更大的抗体中和。


虽然这项检测可能被用作一种监测工具,以判断变异的流行程度,但研究小组尚未为此目的对其进行验证。

论文中,研究小组使用的是一种桌面扫描仪,研究小组正试图开发一种更便携的平台,以使测试能够在护理点进行。他们还致力于用全血代替血浆进行检测,通过在载玻片上添加微流体成分,使其更易于在POC环境中使用。

尽管这项检测产品还处于开发的早期阶段,但它可能有助于确定受病毒影响患者的治疗方法。

目前新冠冠状病毒疾病检测产品有一些不足之处,例如不能及时和现场的方式来观察哪些变异是日常存在的。

虽然不同的变体目前不会影响医生对患者的治疗,但Omicron的出现我们开始看到一些单克隆疗法的局限性。预先了解这种变异可以让医生调整给药方式,从而更好地定量供应。

检测产品公司Magigen工程师David认为CoVariant-SCAN是一款有创意的产品,但在该产品在进入实用之前要面对成本和准确性的问题。他说,这项测试需要有一个对医生有效的价格点,并且必须在不同的环境下证明它有效。他说,研究小组还必须向临床医生展示这些信息的用途,以及这些信息对他们的益处。

如果新冠病毒变种增加的话,CoVariant-SCAN可以快速确定变种的类型,这对治疗非常有用。


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