SARS-COV-2 – anticorpi neutralizanti anti-proteina spike (S)

Testul SARS-COV-2 – anticorpi neutralizanti anti-proteina spike (S) ce se poate efectua pentru monitorizarea titrului de anticorpi dupa vaccinare sau pentru evaluarea statusului imun al pacienților care au avut COVID-19.

Informații generale

Virusul SARS ‑ CoV ‑ 2, agentul cauzal al bolii COVID-19 este un beta-coronavirus, care infectează omul și o varietate largă de animale (păsări și mamifere)¹. Denumirea acestuia provine de la aspectul virionilor în microscopia electronică, ce se remarcă prin prezența unor spiculi proeminenți, de natură glicoproteică, dispuși sub formă de coroană la suprafața particulelor virale.

Genomul SARS-CoV-2 este constituit dintr-o singură moleculă de ARN monocatenar care codifică 16 proteine non-structurale (de exemplu, ARN polimeraza ARN-dependentă, RdRp) si 4 proteine structural majore: glicoproteina S (proteina structurală a spiculilor), proteina E de înveliș, proteina M de membrană și proteina N a nucleocapsidei. Genomul ARN și proteina N formează o nucleocapsidă cu simetrie helicoidală, înconjurată de învelișul extern. ARN-ul este infecțios, servind atât ca genom, cât și ca ARNm viral^2;3.

Virusul patrunde în celula gazdă prin legarea proteinei spike (S), o glicoproteină transmembranară care se asamblează în trimeri pentru a forma spiculii de la suprafață coronavirusurilor, la enzima de conversie a angiotensinei 2 (ACE2), care este o proteină exprimată în mai multe tipuri de celule, cum ar fi celulele epiteliale alveolare, enterocitele și celulele endoteliale din rinichi și cord^4;5;6.

Proteina S este compusă din două subunități funcționale: S1 și S2. Subunitatea S1 este formata din domeniul N-terminal (NTD) și domeniul de legare la receptor (RBD). Subunitatea S2 conține peptida de fuziune (FP), regiunile: heptad repeat 1 (HR1), helix central (CH), domeniu conector (CD), heptad repeat 2 (HR2), domeniu transmembranar (TM) și domeniul citoplasmatic (CT) si are rol de a fuziona membranele virusului cu a celulelor gazdă⁶.

Proteina nucleocapsidică N formează complexe cu ARN viral, și este implicata în transcrierea și replicarea ARN-ului viral, asamblarea genomului încapsulat în virioni și interfera cu procesele ciclului celular al celulelor gazdă. Mai mult, în multe coronavirusuri, inclusiv SARS-CoV, proteina N are activitate imunogenă ridicată și se exprimă abundent în timpul infecției^4;5;6.

La infectarea cu SARS-CoV-2 organismul determina un răspuns imun complex împotriva virusului, care include si producerea de anticorpi specifici împotriva antigenelor virale, proteina spike (S) si nucleocapsidica (N) fiind principalii imunogeni^4;5;6.

Un studiu privind răspunsul imun umoral într-un lot de 285 pacienți cu infecție SARS-CoV-2 confirmată virusologic a arătat că în decurs de 19 zile de la debutul simptomelor toți pacienții au prezentat un rezultat pozitiv la testarea anticorpilor IgG. Seroconversia IgM sau IgG s-a produs simultan sau secvențial, iar titrurile anticorpilor au atins un nivel de platou în decurs de 6 zile de la momentul seroconversiei. Interesant, testarea serologică suplimentară a 164 contacți ai pacienților cu COVID-19 a condus la identificarea unui procent mic de persoane (4.3%) cu rezultate RT-PCR negative, la care au fost detectați anticorpi IgG sau IgM specifici virusului, sugerând faptul că testele serologice ar putea fi utile în monitorizarea infecțiilor asimptomatice la contacți¹³. Intr-un studiu similar efectuat pe 173 pacienți cu COVID-19 au fost determinați prin metoda ELISA anticorpii totali cu ajutorul unor antigene recombinante ce conțin domeniul de legare a receptorului din glicoproteina S SARS-CoV-2, anticorpii IgG cu folosirea unei nucleoproteine recombinante și anticorpii IgM printr-o tehnică de captură. Pentru anticorpii totali, IgM și IgG s-a obținut o rată de seroconversie pe perioada spitalizării de 93.1%, 82.7% și respectiv 64.7%, cu o valoare mediană a intervalului până la momentul seroconversiei de 11, 12 și respectiv 14 zile⁷.

Un studiu realizat de Sun et al. a investigat cinetica anticorpilor specifici IgM si IgG anti-nucleocapsida si anti-proteina S. Au fost analizate 130 probe provenite de la 38 pacienți cu COVID-19 care au arătat că seroconversia anticorpilor N-IgM, N-IgG, S-IgM și S-IgG s-a produs treptat în decurs de 1–3 săptămâni de la debutul simptomelor⁴.

N-IgM și S-IgM au atins un vârf în săptămâna a doua, în timp ce anticorpii N-IgG și S-IgG au continuat să crească în a treia săptămână. Detectarea comună a anticorpilor N-IgM, N-IgG, SIgM și S-IgG detecteza până la 75% din infecții în prima săptămână, 94,7% în a doua săptămână si 100%. in a treia săptămână după apariția simptomelor. Testele serologice disponibile detectează anticorpi specifici indreptati impotriva acestor proteine​/domenii virale si vizeaza subunitățile S1 și/sau S2, domeniul RBD sau proteina N. Deoarece glicoproteina S este expusă la suprafața virionului și mediază pătrunderea în celula gazdă aceasta devine ținta principală a anticorpilor neutralizanți produși de organism în cursul infecției și reprezintă un element cheie pentru stabilirea strategiilor terapeutice, inclusiv monitorizarea post-vaccinare^2;4;5.

Vaccinurile disponibile de la sfarsitul anului 2020, produse de Pfizer/BioNTech și de Moderna, conțin ARNm ce codifica proteina spike S completă, stabilizată în conformația prefuziune (ce prezintă principalii epitopi implicați în neutralizarea virala) si sunt incluse în nanoparticule lipidice. Anticorpii generati in urma vaccinarii au capacitate puternică de neutralizare si sunt indreptati împotriva domeniului de legare, RBD, de la nivelul proteinei spike^8;9.

Testul utilizat in laboratorul Synevo determina cantitatea de anticorpi care se formeaza in serul pacientului ca raspuns la antigenul viral – regiunea RBD (Receptor Binding Domain) a proteinei Spike (subunitatea S1). Cuantificarea raspunsului imun umoral poate ajuta la determinarea titrului de anticorpi specifici si la monitorizarea in timp a dinamicii raspunsului imun al pacientilor⁹.

Recomandări pentru determinarea anticorpilor neutralizanti anti-SARS-COV-2 IgG (anti-spike): 

• Evaluarea raspunsului imun dupa vaccinare
• Evaluarea raspunsului imun dupa infectia cu SARS-CoV-2

Pregătire pacient – testul nu necesită o pregatire prealabilă[11] 

Specimen recoltat – sânge venos[11].

Recipient de recoltare – vacutainer fără anticoagulant cu/fără gel separator[11].

Prelucrare necesară după recoltare – se separă serul prin centrifugare[11].

Cauze de respingere a probei – specimen hemolizat, lipemic sau contaminat bacterian[11].

Stabilitate probă – serul este stabil 2 zile la temperatura camerei; 7 zile la 2-8ºC; 6 luni la –20ºC.

Metodă – chemiluminiscență pe bază de microparticule (CMIA)[11].

Valori de referință și interpretarea rezultatelor:

– pentru anticorpii neutralizanti anti-SARS-COV-2 IgG (anti-spike) – rezultatele sunt cantitative:

< 50 AU/mL – Negativ

≥ 50 AU/mL – Pozitiv

Factor de conversie cu BAU (Binding Antibody Units):

BAU/ml = 0.142* AU/ml

Un rezultat pozitiv pentru anticorpii SARS-COV-2 IgG (anti-spike) indica expunere anterioară față de infecția SARS-COV-2 sau vaccinare.

Rezultatele trebuie corelate cu alte investigatii de laborator si date clinice.

Bibliografie

1. European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC). Factsheet for health professionals on Coronaviruses. Factsheet for health professionals on Coronaviruses. Ref Type: Internet Communication. https://www.ecdc.europa.eu/en/factsheet-health-professionals-coronaviruses.
2. Walls AC, Park YJ, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Cell. 2020 Apr 16;181(2):281-292.e6.
3. Zhang J, Zeng H, Gu J, Li H, Zheng L, Zou Q. Progress and Prospects on Vaccine Development against SARS-CoV-2. Vaccines (Basel). 2020 Mar 29;8(2).
4. Baoqing Sun, Ying Feng, Xiaoneng Mo, Peiyan Zheng, Qian Wang, Pingchao Li, Ping Peng , Xiaoqing Liu , Zhilong Chen, Huimin Huang, Fan Zhang, Wenting Luo , Xuefeng Niu , Peiyu Hu , Longyu Wang, Hui Peng , Zhifeng Huang , Liqiang Feng , Feng Li , Fuchun Zhang , Fang Li, Nanshan Zhong , Ling Chen  Kinetics of SARS-CoV-2 specific IgM and IgG responses in COVID-19 patients Emerg Microbes Infect. 2020 Dec;9(1): 940-948.
5. Liu W, Liu L, Kou G, Zheng Y, Ding Y, Ni W, Wang Q, Tan L, Wu W, Tang S, Xiong Z, Zheng S. Evaluation of Nucleocapsid and Spike Protein-Based Enzyme-Linked Immunosorbent Assays for Detecting Antibodies against SARS-CoV-2. J Clin Microbiol. 2020 May 26;58(6):e00461-20. doi: 10.1128/JCM.00461-20. Print 2020 May 26
6. Wang MY, Zhao R, Gao LJ, Gao XF, Wang DP, Cao JM. SARS-CoV-2: Structure, Biology, and Structure-Based Therapeutics Development. Front Cell Infect Microbiol. 2020 Nov 25;10:587269. doi: 10.3389/fcimb.2020.587269. eCollection 2020

1. Zhao J, Yuan Q, Wang H, Liu W, Liao X, Su Y, Wang X, Yuan J, Li T, Li J, Qian S, Hong C, Wang F, Liu Y, Wang Z, He Q, Li Z, He B, Zhang T, Fu Y, Ge S, Liu L, Zhang J, Xia N, Zhang Z. Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Clin Infect Dis. 2020 Mar 28.
2. https://umfcd.ro/ce-e-nou-in-literatura-de-specialitate/
3. Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2020. Ref Type: Catalog