Wywiad z dr Iswariyą Venkataraman, Kierownikiem ds. Naukowych w EUROIMMUN US.

Podczas pandemii COVID-19 naukowcy niestrudzenie pracowali nad poznaniem ludzkiej odpowiedzi immunologicznej na SARS-CoV-2, w tym również czasu trwania i poziomu ochrony przed ponownym zakażeniem, jaką mogą zapewnić przeciwciała.

Opracowano już wiele testów do wykrywania przeciwciał przeciwko SARS-CoV-2, pozwalających identyfikować osoby, które zostały wcześniej zakażone tym wirusem. Wyniki badania opublikowanego niedawno w „JCI Insight” sugerują jednak, że wnioski, które można wysnuć na podstawie pozytywnego wyniku testu serologicznego, mogą zależeć od specyficzności wykrywanych przez test przeciwciał. Niektóre testy informują o obecności przeciwciał przeciwko białku powierzchniowemu S, podczas gdy inne wykrywają przeciwciała skierowane przeciwko białku nukleokapsydu (N).

Technology Networks przeprowadziło rozmowę z dr Iswariyą Venkataraman, Kierownikiem ds. Naukowych w EUROIMMUN US, która wyjaśnia, na czym polegają różnice między białkami S i N SARS-CoV-2 oraz co czyni je odpowiednimi antygenami docelowymi w testach serologicznych. Iswariya Venkataraman omówiła również wyniki i wnioski płynące z badania, które ostrzega przed szerokim stosowaniem testów wykrywających przeciwciała skierowane jedynie przeciwko białku N.

Jakie testy serologiczne do diagnostyki zakażeń SARS-CoV-2 są dostępne na rynku? Co wykrywają i jak można wykorzystać te informacje?

Po kontakcie z SARS-CoV-2 układ odpornościowy wytwarza przeciwciała przeciwko temu wirusowi. Testy serologiczne pomagają poznać odpowiedź immunologiczną na SARS-CoV-2 i zidentyfikować osoby, które miały już kontakt z wirusem.

Przeciwciała anty-SARS-CoV-2 można wykryć we krwi już po 10 dniach od wystąpienia objawów klinicznych. Dlatego testy te nie mogą służyć do rozpoznawania ostrych infekcji. Oznaczanie przeciwciał przeciwko wirusowi SARS-CoV-2 uzupełnia diagnostykę – w połączeniu z metodą RT-PCR zwiększa wykrywalność zakażeń SARS-CoV-2.

Testy serologiczne są pomocne w przeprowadzaniu badań epidemiologicznych. Służą do oceny zakresu rozprzestrzeniania się wirusa w społecznościach i określenia wskaźnika śmiertelności zakażeń. Ponadto dzięki nim identyfikuje się osoby, które po wyzdrowieniu mogą być dawcami osocza potrzebnego do leczenia zakażonych. Wykrywanie przeciwciał może ponadto pomóc w kwalifikacji odpowiednich osób do badań klinicznych, prowadzonych w celu opracowania szczepionki lub terapii.

W przypadku SARS-CoV-2 większość testów serologicznych opiera się na wykrywaniu przeciwciał przeciwko białku N lub białku S. Czy może Pani wskazać różnice między tymi dwoma białkami i wyjaśnić, co czyni je odpowiednimi antygenami docelowymi?

Koronawirus SARS-CoV-2 ma cztery główne białka strukturalne: białko nukleokapsydu (N), membranowe (M), otoczki (E) oraz powierzchniowe (S). Białko S składa się z podjednostek S1 i S2. Jest wysoce immunogenne, ponieważ znajduje się na powierzchni wirusa.

Białko N odgrywa ważną rolę w transkrypcji i replikacji wirusowego RNA, pakując zamknięty genom w wiriony i hamując proces cyklu komórkowego w komórkach gospodarza. Białko N jest silnie ekspresjonowane podczas infekcji i również jest wysoce immunogenne. Z tego powodu oba te białka (N i S) mogą być stosowane w testach służących do detekcji przeciwciał anty-SARS-CoV-2. Jednak homologia sekwencji białka N między SARS-CoV-2 i SARS-CoV-1 wynosi 90%, a białka S – 77%, podjednostki S1 zaś, w tym domeny RBD – 66%.

Podjednostka S1 zawiera immunologicznie istotną domenę wiążącą receptor (RBD), która jest kluczowym celem przeciwciał neutralizujących. Podjednostka S1 cechuje się również najniższą homologią z analogicznymi regionami innych patogennych dla człowieka koronawirusów, co sugeruje, że może wykazywać mniejszą reaktywność krzyżową. Z ostatnich badań wynika, że testy serologiczne oparte na białku N mogą wykazywać wyższy odsetek wyników fałszywie ujemnych w porównaniu z testami opartymi na podjednostce S1. Co więcej, testy oparte na podjednostce S1 wykazały najwyższą skuteczność w odróżnianiu pacjentów z COVID-19 od osób zdrowych. Dlatego też podjednostka S1 jest uważana za wysoce specyficzny antygen docelowy do wykrywania przeciwciał anty-SARS-CoV-2.

Ostatnie badania ostrzegają przed szeroko zakrojonym stosowaniem testów wykrywających przeciwciała tylko przeciwko białku N. Proszę nam powiedzieć więcej o tym badaniu i jego wynikach opublikowanych w „JCI Insight”.

Obecność samych przeciwciał nie oznacza, że dana osoba jest odporna na ponowne zakażenie. Ważne jest, aby ustalić, czy produkowane przeciwciała mają właściwości neutralizujące, czy mogą „zablokować” infekcję wirusową i pomóc w jej zwalczaniu. Należy również ustalić, czy przeciwciała te są w stanie zapewnić długotrwałą ochronę przed reinfekcją. Przeciwciała neutralizujące celują głównie w białko S koronawirusów, w szczególności w podjednostkę S1 i domenę RBD zawartą w tejże podjednostce, zapobiegając przedostawaniu się wirusa do komórek gospodarza. Autorzy badania przeprowadzonego niedawno przez University of Texas MD Anderson Cancer Center doszli do wniosku, że testy serologiczne oparte o białko S1, w tym RBD, są potrzebne do identyfikacji osób z przeciwciałami neutralizującymi. Naukowcy ostrzegają przed testami serologicznymi, które potwierdzają obecność jedynie przeciwciał przeciwko białku N, co może wprowadzać ludzi w błąd – mogą fałszywie wierzyć, że mają potencjalną odporność na ponowne zakażenie. W przypadku SARS-CoV-2 obserwuje się heterogenną odpowiedź IgG: na białka S1-RBD oraz N i te dwa typy odpowiedzi nie zawsze są z sobą skorelowane. W tym badaniu u pacjentów z przeciwciałami przeciwko białku N, a bez przeciwciał przeciwko S1-RBD, nie wykazano obecności przeciwciał neutralizujących. Ponadto zdolność neutralizacyjna była wyższa u osób z przeciwciałami przeciwko S1-RBD w porównaniu z pacjentami, u których obecne były przeciwciała skierowane przeciwko białku N (odpowiednio: 86% i 74%). Poza tym odsetek zdrowych osób z potwierdzoną obecnością przeciwciał przeciwko białku N był wyższy w porównaniu z osobami z przeciwciałami anty-S1-RBD (odpowiednio: 3% i 1%). Ogólnie rzecz biorąc, przeprowadzone badania wskazują na to, że przeciwciała przeciwko białku N są oznaką wcześniejszej ekspozycji na SARS-CoV-2 lub pokrewne wirusy i niekoniecznie jest to wskaźnik obecności przeciwciał neutralizujących.

Wyniki tego i innych badań potwierdzają walidację testu do oznaczania przeciwciał anty-SARS-CoV-2 firmy EUROIMMUN, który jest oparty na podjednostce S1 białka powierzchniowego SARS-CoV-2. Jak wspomniano wcześniej, podjednostka S1 wykazuje najniższą homologię z innymi przedstawicielami rodziny koronawirusów i jest przedmiotem programów rozwoju szczepionek oraz dyskusji na temat możliwej odporności na ponowne zakażenie wirusem SARS-CoV-2.

Nisreen M.A. Okba i współpracownicy (Okba i wsp. 2020) porównali skuteczność różnych testów ELISA Anty-SARS-CoV-2 z testami neutralizacji (PRNT). Najsilniejszą korelację testu neutralizacji zaobserwowano z testami EUROIMMUN ELISA, co wskazuje na zdolność testów EUROIMMUN do wykrywania przeciwciał, które są potencjalnie neutralizujące.

Jakie następstwa niosą wyniki tego badania dla testów serologicznych i jak wyniki takich testów są wykorzystywane podczas trwającej pandemii?

Ogólnie rzecz biorąc, badanie przeciwciał pomoże poznać zakres rozprzestrzeniania się SARS-CoV-2 w społeczeństwie. Nadal jednak potrzebne są dalsze badania, dzięki którym dowiemy się, jak długo przeciwciała będą się utrzymywać i czy naprawdę chronią przed ponowną infekcją. W szczególności ważne jest, aby zrozumieć długoterminowe działanie tych przeciwciał. Duży nacisk kładzie się na zrozumienie odpowiedzi immunologicznej i ustalenie, jak długo osoby, które już przeszły zakażenie, są chronione. Opisane na łamach „JCI Insight” badanie wzmacnia nasze podejście, koncentrujące się na wykrywaniu przeciwciał przeciwko podjednostce S1 oraz wyprodukowaniu testu, który będzie mógł wykrywać przeciwciała neutralizujące i odpowiedzieć na pytania dotyczące możliwej odporności na reinfekcję w przyszłości. Autorzy tych badań podkreślają również, że istnieje heterogenna odpowiedź immunologiczna na dwa antygeny wirusa SARS-CoV-2. Przeciwciała wiążące białko N nie korelują z przeciwciałami wiążącymi S1-RBD ani nie mają zdolności neutralizujących. Ważne jest, aby przy poszukiwaniu odpowiedzi na pytania dotyczące potencjalnej odporności na COVID-19 zachować ostrożność podczas korzystania z testów serologicznych opartych na białku N. Wiele firm przeprowadziło miliony testów w celu wykrycia przeciwciał przeciwko białku N, potencjalnie wprowadzając w błąd osoby z pozytywnym wynikiem testu w kwestii ich prawdopodobnej długoterminowej odporności. Firma EUROIMMUN jako jedna z pierwszych wprowadziła na rynek test diagnostyczny do oznaczania przeciwciał oparty na podjednostce S1 białka S, który można było w pełni zautomatyzować. Test ten został opracowany i zwalidowany we współpracy z wiodącymi instytucjami, laboratoriami referencyjnymi i ośrodkami akademickimi ściśle zaangażowanymi w zwalczanie pandemii COVID-19. Ponadto test IgG EUROIMMUN to pierwszy i jedyny test serologiczny zatwierdzony przez FDA, w przypadku którego wyniki nowej, niezależnej walidacji przeprowadzonej przez rząd Stanów Zjednoczonych dostarczyły dowodów naukowych wykorzystywanych do uzasadnienia zezwolenia na stosowanie w nagłych wypadkach (ang. emergency use authorization, EUA).

EUROIMMUN oferuje testy wykrywające zarówno białka S, jak i N. Czy może Pani wskazać zalety testów EUROIMMUN?

W EUROIMMUN oferujemy również test ELISA oparty o antygen N, a dokładnie o zmodyfikowane białko nukleokapsydowe (NCP). W tym teście usunęliśmy niespecyficzne epitopy z pełnej długości białka N, umożliwiając opartemu na NCP testowi ELISA wykrywanie specyficznych przeciwciał przeciwko wirusowi SARS-CoV-2. Ten test może być pomocny w odróżnieniu odpowiedzi immunologicznej powstałej na skutek infekcji naturalnej od odpowiedzi wywołanej szczepieniem opartym o białko S1, co może okazać się istotne w badaniach nad szczepionkami. Ponadto połączenie testów do wykrywania przeciwciał przeciwko S1 i NCP może zwiększyć czułość i trafność diagnostyczną. Oba te testy mogą odgrywać ważną rolę w ocenie stanu odporności danej osoby przed i po podaniu szczepionki.

Rozmawiała: Anna MacDonald

Tłumaczenie: Anna Kołtyś

Źródło: https://www.technologynetworks.com/tn/blog/covid-19-antibody-testing-s-vs-n-protein-340327