客观日本

横滨市立大开发出简单快速检测新冠病毒中和抗体的新方法

2020年07月31日 生物医药

以日本横滨市立大学研究生院医学研究科微生物学的梁明秀教授和宫川敬讲师为中心的联合研究团队,成功开发出了无需使用感染性病毒即可简单、快速地检测出新冠病毒(SARS-CoV-2)中和抗体的新方法。

此次开发的方法不使用含感染性活病毒和基因组的伪病毒,因此无需进行危险的操作,能在3小时内定量检测出中和抗体。此前难以进行多样本解析的新冠病毒中和抗体有望在短时间内轻松检测出来。

研究背景

据统计,目前全球新冠病毒(COVID-19)感染人数已经超过1690万人,死亡人数超过66万人,成为严重的全球性公众卫生问题,必须尽快采取对策。随着疫情的发展,部分人群因为感染已获得免疫,因此需要通过检测来调查个人免疫状态。目前大多采用病毒中和试验来确认人体内是否存在抗SARS-CoV-2中和抗体(nAb)。不过,试验需要4、5天的时间,效率较低,而且检测时使用具有感染性的活性病毒,因此要在生物安全等级为3的BSL-3特殊实验室中进行,此外还存在多样本解析伴有危险性等问题。

为克服这些问题,此前一直使用基于基因重组慢病毒载体的中和试验作为代替法,但这种方法至少也需要2~3天的时间,速度也比较慢,而且由于使用基因重组病毒,需要有特殊的实验室和熟练的检测员。因此,急需开发能取代上述中和试验的高效率功能性抗体检测方法。

研究内容

此次研究团队构筑了“hiVNT系统”(图1),能快速定量检测COVID-19康复期患者及隐性感染者血清中含有的中和抗体。该系统不使用实际的感染性病毒和基因重组病毒,而是使用仅由病毒衣壳构成的病毒样颗粒(VLP),因此无需使用特殊的实验室和设备。

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图1:新的中和分析hiVNT系统

此次研究团队开发的hiVNT系统在表面组合利用SARS-CoV-2刺突蛋白和带HiBiT标签的VLP。该VLP(hiVLP)进入稳定表达LgBiT的VeroE6/TMPRSS2细胞时,很容易进行量化。VLP表面的刺突蛋白与人类细胞中的血管紧张素转换酶-2(ACE2)受体结合后,VLP膜与宿主细胞膜会融合,构成VLP的衣壳蛋白被吸收到细胞中。然后,HiBiT与LgBiT会相互作用形成NanoLuc发光酶。因此,以NanoLuc酶的发光为指标,可以在短短3小时内检测出进入细胞的VLP量。如果同时添加含中和抗体的血清及VLP,则发光会减少。研究团队实际利用11例COVID-19康复期患者的血清进行验证发现,所有患者的NanoLuc发光都显著减少(图2)。

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图2:使用患者血清的验证数据

另外,hiVNT系统可以获得与以往的检测法基本相同的中和活性数据(图3)。研究人员认为利用该检测法能实现多样本解析,也就是说,可以调查针对SARS-CoV-2的免疫反应动态和地区的感染扩散方式。此外,运用该检测还可以采取措施降低感染扩散的风险,比如选择能为血清疗法做贡献的康复期患者,以及确认防御免疫的保持情况等。

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图3:与常规方法的数据 比较

未来展望

此次研究确立了高效率的中和试验法hiVNT系统。这是一种简单高效的分析系统,用来快速检测有症状及无症状COVID-19感染者康复期血清中的SARS-CoV-2中和抗体的量。今后,该方法还可用于确定具有防御免疫的个体,开展关于人群易感性研究的流行病学研究,以及评估治疗效果和疫苗效果。

论文信息
题目:Rapid quantitative screening assay for SARS-CoV-2 neutralizing antibodies using HiBiT-tagged virus-like particles
期刊:medRxiv(preprint)
DOI:10.1101/2020.07.20.20158410.

日语发布原文

文:JST客观日本编辑部

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