Vývoj a testování enzymového imunostanovení na protilátky proti SARS-CoV-2

Bc. Miroslav Herczeg

Master's thesis

Development and testing of enzyme immunoassay for antibodies against SARS-CoV-2

Abstract:

COVID-19 is a dangerous disease caused by the new coronavirus SARS-CoV-2, which caused a worldwide pandemic. Currently, the main goal is to acquire herd immunity by large-scale vaccination. To evaluate the effectiveness of vaccination, it is important to determine the immunity response, especially the production of highly specific antibodies. Immunity obtained from natural infection can also be found out by testing the antibody levels. This thesis reports on the development and testing of an immunoassay for antibody classes IgA, IgG and IgM against major antigenic structures of SARS-CoV-2, receptor-binding domain (RBD) and nucleocapsid protein (NP). The method was validated by evaluating various parameters, parameters such as sensitivity, specificity, degree of uncertainty, cross-reactivity and interference of endogenous substances. Each kit is manufactured under very strict quality control. Comprehensive testing of real samples was performed. It was possible to show the incidence of asymptomatic infections, which also leads to the production of antibodies. Additionally, samples from vaccinated individuals were tested, to determine the effectiveness of each vaccine. We proved Pfizer/BioNTech and Moderna vaccines to be the most effective, closely followed by Russian Sputnik V. Significantly worse results were obtained in the case of vaccine from AstraZeneca. Only 40% of vaccinated persons produced specific antibodies, and the antibody titers were lower than those produced by other vaccines. Based on the achieved results, it can be recommended to test IgG antibodies against RBD and NP after overcoming natural infection and IgA and IgG against RBD along with IgG against NP in the case of vaccinated individuals.

Abstract:

COVID-19 je nebezpečné onemocnění způsobené novým typem koronaviru SARS-CoV-2, který vyvolal celosvětovou pandemii. V současnosti je hlavním cílem dosáhnout kolektivní imunity plošnou vakcinací. Pro posouzení efektivity vakcín je důležitá charakterizace imunitní odpovědi organismu, a to hlavně tvorby specifických protilátek. Neméně důležité je stanovení protilátkové imunity u jedinců, kteří již infekci prodělali. V této práci je ukázaný vývoj ELISA souprav pro testování specifických protilátek tříd IgA, IgG a IgM proti hlavním antigenním strukturám SARS-CoV-2. Tyto struktury představuje receptor vážící domény (RBD) a nukleokapsidový protein (NP). Pro validaci metod bylo nutné otestovat různé analytické parametry, mezi které patří citlivost, specificita, míra nejistoty, zkřížená reaktivita a interference endogenních látek. Každá souprava prošla přísnými kritérii hodnocení kvality. Důležitou částí bylo testování pacientů, kteří překonali COVID-19 nebo měli podezření na prodělanou infekci. Bylo možné poukázat na přítomnost asymptomatických infekcí, které vedly k vytvoření protilátkové imunity. Dále byly testované vzorky již vakcinovaných pacientů, na základě čehož proběhlo stanovení efektivity jednotlivých vakcín. Jako nejefektivnější byly potvrzeny vakcíny firem Pfizer/BioNTech a Moderna. Slibné výsledky vykazuje také ruská vakcína Sputnik V. Výrazně horší výsledky prokázala vakcina od firmy AstraZeneca, která stimulovala tvorbu protilátek jen u 40 % vakcinovaných, přičemž hladiny protilátek po vakcinaci byli nižší v porovnání s ostatními vakcínami. Na základě výsledků bylo stanoveno doporučení testovat protilátky IgG proti RBD a NP po překonání přirozené infekce. V případě vakcinovaných pacientů bylo doporučeno testovat protilátky IgG a IgA proti RBD a IgG proti NP.

Keywords

SARS-CoV-2, COVID-19, ELISA, protilátková imunita, vakcíny, imunostanovení protilátek, koronavírus, antibody immunity, vaccines, antibody immunoassay, coronavirus

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2021
• Supervisor: Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Analytical biochemistry