Evaluering og sammenligning af fire kvantitative SARS-CoV-2 serologiske assays hos COVID-19-patienter og immuniserede raske individer, kræftpatienter og patienter med immunsuppressiv terapi

ABSTRAKT

Baggrund: Semi-kvantitative og kvantitative immunoassays er den mest almindeligt anvendte metode til at evaluere immunitet efter immunisering.

Mål: At sammenligne fire kvantitative SARS-CoV-2-serologiske assays hos COVID-19-patienter og immuniserede raske individer, cancerpatienter og patienter med immunsuppressiv terapi.

Studere design: 210 serologiske prøver fra COVID-19-infektion og vaccinationskohorter blev brugt til at oprette et serologisk prøvelager. Serologiske metoder fra fire producenter, nemlig Euroimmun, Roche, Abbott og DiaSorin, blev evalueret for kvantitative, semikvantitative og kvalitative antistofmålinger. Alle fire metoder måler IgG-antistoffer mod SARS-CoV-2-spidsreceptorbindingsdomænet og rapporterer resultaterne i Binding Antibody Unit/mL (BAU/mL). En Total Error Allowable (TEa) på ±25 % blev valgt som kriterier for at bestemme, om de to metoder er klinisk ækvivalente kvantitativt. Semi-kvantitative resultater (titre) blev afledt under anvendelse af numerisk antistofkoncentration divideret med cut-off værdien for hver metode. Resultater: Alle parrede kvantitative sammenligninger viste uacceptabel ydeevne. Med ±25 % som TEa var den bedste overensstemmelse 74 (35,2 % ud af 210 prøver) mellem Euroimmun og DiaSorin, hvorimod den laveste overensstemmelse var 11 (5,2 % ud af 210 prøver) mellem Euroimmun og Roche. Antistoftitre blandt alle fire metoder var signifikant forskellige (p < 0,001). Den højeste titerforskel fra den samme prøve er mellem Roche og DiaSorin med en 1392-fold forskel. Ved kvalitativ sammenligning viste ingen af ​​de parrede sammenligninger acceptabel sammenligning (p < 0,001).

Konklusioner: Der er ringe korrelation mellem fire evaluerede assays, kvantitativt, semikvantitativt og kvalitativt. Yderligere harmonisering af assays er påkrævet for at opnå sammenlignelige målinger.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

1. Baggrund

Der er gået mere end to år inde i den globale pandemi af SARS-CoV-2-infektion, og over tolv milliarder doser vacciner er blevet administreret, og over 600 millioner mennesker er blevet inficeret med COVID-19 på verdensplan [1] . Health Canada (HC) og US Food and Drug Administration (FDA) har godkendt flere vacciner til nødbrugstilladelse (EUA), såsom Moderna SpikeVax (mRNA-1273) og Pfizer-BioNTech Comirnaty (BNT162b2) [2, 3]. Coronaviruss har fire strukturelle proteiner: spidsproteinet (S), nukleokapsiden (N), kappeproteinet (E) og membranproteinet (M) [4]. S-proteinet, som rager ud fra viruskappen, er immundominant og består af to underenheder: S1-proteinet, som indeholder receptorbindingsdomænet (RBD), og S2-proteinet, som medierer cellemembranfusion [5]. Flere platforme for serologisk testning mod forskellige SARS-CoV-2-antigener, såsom spikeproteinet (S) og nukleocapsidproteinet (N), er tilgængelige.

cistanche fordele for mænd styrker immunsystemet

Klik her for at se produkter fra Cistanche Enhance Immunity

【Spørg om mere】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Immunoassays, f.eks. enzym-linked immunosorbent assay (ELISA), er den mest almindeligt anvendte metode til at evaluere immunitet efter immunisering [6]. For de fleste andre vacciner vælges ofte en universel afskæringsværdi baseret på enten semikvantitativ eller kvantitativ immunanalyse til at repræsentere beskyttelse og immunitet [6]. Som vist med røde hunde-vaccinen, bør grænseværdien løbende overvåges og justeres ved hjælp af store epidemiologiske undersøgelser [7] og kan variere fra land til land [8]. Derfor er det afgørende, at resultater på tværs af forskellige analytiske platforme er sammenlignelige og korrekt kan definere immuniteten efter både immunisering og infektion. National Committee of Clinical Laboratory Scientists (NCCLS) udgiver med jævne mellemrum retningslinjer for, at kliniske laboratorier korrekt kan rapportere testresultater med hensyn til immunitet, efter at der er opnået et højt niveau af overensstemmelse mellem forskellige analytiske platforme [7,9]. Hos raske individer er det kendt, at humorale responser kan stige betydeligt med yderligere boosterdoser af SARS-CoV-2-vaccination [10]. Desuden er humoral respons dårlig post-immunisering hos immunkompromitterede individer [11]. Som følge heraf skal de serologiske metoder, der er godkendt til klinisk brug, give nøjagtige resultater med et bredt antistofdynamikområde fra lav til høj ende.

Tabel 1 Karakteristika for undersøgelsespopulationen.

2. Mål

At sammenligne fire kvantitative SARS-CoV-2-serologiske assays hos COVID-19-patienter og immuniserede raske individer, cancerpatienter og patienter med immunsuppressiv terapi ved hjælp af prøver indsamlet fra den første til den fjerde vaccinationsdosis. Vi evaluerede de fire serologiske assays mærket til klinisk brug i et udvidet dynamisk (målbart) område.

3. Studiedesign

3.1. Rekruttering, stikprøve og dataindsamling

Der blev opnået godkendelse og samtykke fra den institutionelle etiske komité fra deltagerne. Fra maj 2021 til juli 2022 tilmeldte vi raske individer, cancerpatienter og patienter med immunsuppressiv terapi efter en til fire doser COVID-19-vaccination i Kingston, Ontario, Canada. Serumprøver fra hospitalsindlagte COVID-19-patienter indlagt på Kingston Health Sciences Center mellem februar 2021 og april 2022 blev også opnået. Der var 210 prøver i alt, inklusive 82 COVID-19-positive prøver og 128 prøver fra immuniserede individer. Sidstnævnte omfatter 42 prøver fra raske personer, 44 fra cancerpatienter og 42 fra patienter med immunsuppressiv terapi (23 fra nyretransplanterede patienter og 19 fra patienter i anden immunsuppressiv terapi). Immunsuppressiv behandling til nyretransplanterede patienter bestod af tredobbelt behandling med en calcineurinhæmmer (tacrolimus eller cyclosporin), med et antiproliferativt middel (mycophenolat, azathioprin, sirolimus eller everolimus) og kortikosteroider. Immuniserede deltagere modtog BNT162b2, AZD1222, mRNA-1273 eller en blanding af vacciner fra flere producenter. Blandt 128 blodprøver fra immuniserede deltagere blev 35, 70, 22 og 1 opnået efter henholdsvis den første, anden, tredje og fjerde dosis af immunisering. Ingen deltagere modtog den bivalente vaccine. Hos indlagte COVID-19-patienter blev deres infektion bekræftet ved polymerasekædereaktion (PCR)/genmutationsanalyse udført på Kingston Health Sciences Center efter standardprotokol. Både positive og negative PCR-resultater blev rapporteret til Public Health Ontario-databasen.

cistanche planteforøgende immunsystem

3.2. Kvantitativ, semikvantitativ og kvalitativ antistofmåling

Fire serologiske metoder blev evalueret, inklusive Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 QuantiVac ELISA (IgG) (produktnummer: EI 2606- 9601-10 G), Abbott Architect AdviseDx SARS-CoV-2 IgG II ( produktnummer: 6S60), Roche Elecsys Anti-SARS-CoV-2 S (produktnummer: 09289267190) og DiaSorin LIAISON SARS-CoV-2 TrimericS IgG (produktnummer: 311510). Test af 210 prøver blev udført på tre akademiske kliniske laboratorier af medicinske laboratorieteknologer. Testning blev udført på instrumenter fra hver serologitestproducent, nemlig EUROIMMUN Analyzer 1, Abbott ARCHITECT, Roche Cobas e602 og DiaSorin LIAISON. Alle resultater blev rapporteret i bindende antistofenhed/ml (BAU/ml). Alle fire metoder måler IgG-antistoffer mod SARS-CoV-2 spike-receptorbindingsdomænet (S1). Semi-kvantitativ IgG-antistoftiter mod SARS-CoV-2-spidsreceptorbindingsdomænet (S1) blev afledt af den kvantitative antistofmåling. Titeren blev bestemt ved at dividere kvantitative antistofniveauer med tilsvarende afskæringsværdier fra hver producent. Antistoftitre blev afrundet til et helt tal, og de større end 1 blev inkluderet i sammenligningen. Kvantitative antistofniveauer for SARS-CoV-2 S1-domænet blev sammenlignet med deres tilsvarende positive cut-off-værdi for at bestemme det kvalitative testresultat, enten positivt eller negativt. EUROIMMUN-test har et grænseområde (større end eller lig med 25,6 til<35.2 BAU/mL); antibody results within the borderline range were excluded from the quantitative comparison. 

3.3. Datapræsentation og statistisk analyse

Datapræsentation og kvantitativ metodesammenligning blev udført ved hjælp af EP Evaluator 12 (Data Innovations LLC, USA). Baseret på de almindelige regulatoriske krav til immunologiske assays, blev en Total Error Allowable (TEa) på ±25 % valgt som kriterier for at bestemme, om de to metoder er klinisk ækvivalente. Analyse af semi-kvantitative og kvantitative sammenligninger blev udført ved hjælp af SPSS Statistics (IBM SPSS Statistics, USA). Alle grupper blev bestemt til ikke at være normalfordelte (s< 0.001, Shapiro-Wilk normality test). The results were reported as medians and interquartile range (IQR). Friedman's and Pearson's Chi-Square tests were used to determine statistical significance between groups.

Tabel 2 Hovedkarakteristika for de fire evaluerede immunoassays.

Fig. 1. Parvise sammenligninger af kvantitativ serologisk testning.

4. Resultater

4.1. Karakteristika for studieårgangen

Studiedeltagernes demografi og kvantitative antistofniveauer er opsummeret i tabel 1. Data for vaccinekohorten er yderligere opdelt i raske individer, cancerpatienter og patienter med immunsuppressiv terapi (IST). Det dynamiske område for de kvantitative IgG-antistofniveauer mod SARS-CoV-2 er vist.

Fig. 2. Parvis sammenligning af semi-kvantitativ serologisk testoverenskomst.

4.2. Karakteristika for serologiske testmetoder

De vigtigste egenskaber ved de fire serologiske testmetoder for IgG mod SARS-CoV-2 S1-proteinet er opsummeret i tabel 2. De fire metoder er alle godkendt til brug af HC til klinisk brug og FDA for EUA. Tre producenter angiver en enkelt afskæringsværdi, der repræsenterer serokonvertering, hvorimod Euroimmun giver et grænseområde (Større end eller lig med 25,6 til<35.2 BAU/mL). 

4.3. Sammenligning af kvantitativ antistofmåling

Fig. 1 viser sammenligningerne af de fire serologiske metoder blandt 210 prøver, som inkluderede både immuniserede og COVID-19-positive prøver. Alle parrede sammenligninger viste uacceptabel overensstemmelse ved at bruge TEa på ±25 % som kriteriet. Den bedste overensstemmelse var 74 (35,2 % ud af 210 prøver) mellem Euroimmun og DiaSorin, mens den laveste overensstemmelse var 11 (5,2 % ud af 210 prøver) mellem Euroimmun og Roche. Fig. 1 viser også den lineære regression (Deming-regressionsstatistik) model for hver sammenligning, med hældningen i området fra 1,3 til 7,6. Yderligere analyse baseret på immuniserede og COVID-19-positive prøver viste separat lignende resultater, som er angivet i de supplerende data.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

4.4. Sammenligning af semi-kvantitativ antistofmåling 

Fig. 2 repræsenterer antistoftiterne for de fire serologiske metoder sammenlignet på en parvis måde ved anvendelse af 21 0 prøver. Antistoftiteren for hver prøve blev beregnet ved numerisk antistofkoncentration divideret med cut-off-værdien for hver metode. Antistoftitre blandt alle fire metoder var signifikant forskellige (p < 0,001, Friedmans test). Den højeste titerforskel fra den samme prøve var mellem Roche og DiaSorin med en 1392-fold forskel. Yderligere analyse baseret på immuniserede og COVID-19-positive prøver viste separat lignende resultater, som er angivet i de supplerende data.

4.5. Sammenligning af kvalitativ antistofmåling

Den kvalitative sammenligning af de fire serologiske testmetoder er opsummeret i tabel 3. Ud af de 173 prøver, hvor der var perfekt overensstemmelse på tværs af alle fire serologiske metoder, var 148 resultater positive og 25 var negative. Der var 31 prøver, hvor der var uenighed mellem mindst én af de fire testmetoder. Disse uenighedsprøver blev yderligere kategoriseret baseret på hvilken test, der gav det distinkte resultat. Ingen af ​​de parrede sammenligninger baseret på kvalitative resultater viste overensstemmelse (p < 0.001, Pearson's ChiSquare-test).

Tabel 3 Aftale om kvalitativ antistofserologisk testning.

5. Diskussion

Baseret på viden fra andre vaccinationsprogrammer er der flere surrogatmarkører til at bestemme immunitet. Disse omfatter antistofniveauer bestemt ved immunoassay, viral og bakteriel neutralisationsanalyse, interferonassay og hæmagglutinationsassay [6]. Overvågningen af ​​cellemedieret immunrespons på et viralt antigen i laboratoriet er en arbejdsintensiv procedure. Det udføres kun i specialiserede laboratorier, f.eks. i et avanceret flowcytometer-laboratorier, og bruges ikke rutinemæssigt til kliniske formål. I modsætning hertil kan påvisningen af ​​cirkulerende antistoffer udføres relativt let ved anvendelse af serologiske assays med høj kapacitet. Derfor er semi-kvantitativ (måling af antistoftiter) og kvantitativ (måling af antistofkoncentration) immunoassay den mest almindeligt anvendte metode til at evaluere immunitet efter immunisering [6].

Serologisk testning er afgørende for at evaluere effektiviteten af ​​SARS CoV-2-vaccination [12,13]. Siden begyndelsen af ​​COVID-19-pandemien og især efter SARS-CoV-2-vaccination blev tilgængelig globalt, er omfattende forskningslitteratur blevet offentliggjort for at evaluere de humorale immunresponser ved hjælp af forskellige immunoassays [12,13]. Resultater fra forskellige analysemetoder bør være sammenlignelige for korrekt at forstå konklusionerne fra forskellige publikationer. For pålideligt at evaluere SARS-CoV-2-immuniseringseffektivitet til kliniske formål er det desuden afgørende at udvikle robuste immunanalyser og udføre omfattende metodesammenligning og standardisering. Efter en høj grad af overensstemmelse mellem forskellige metoder er påkrævet, kan en cut-off baseret på semikvantitative eller kvantitative assays for SARS-CoV-2 vælges til at repræsentere beskyttelse og immunitet.

Vores undersøgelse viste dårlige overensstemmelser mellem fire serologiske metoder, der er godkendt til klinisk brug af Health Canada og FDA, fremstillet af Euroimmun, Abbott, Roche og DiaSorin. Da TEa endnu ikke er kendt for SARS-CoV-2 serologiske responser, valgte vi vilkårligt ±25 %, som almindeligvis bruges til andre immunanalyser. Ved at bruge dette kriterium blev der observeret dårlige overensstemmelser i alle sammenligninger mellem to metoder. Selvom sammenligningen mellem Euroimmun og DiaSorin er overlegen i forhold til enhver anden sammenligning, blev kun 35,2 % af 21 0 prøver anset for acceptable. Semi-kvantitativt, efter konvertering af de kvantitative resultater til titere ved at dividere kvantitative antistofniveauer med tilsvarende cut-off-værdier fra hver producent, afveg titere for alle to metoder signifikant (p < 0.001). Den højeste titerforskel var mellem Roche og DiaSorin med en 1392-fold forskel. Det er klart, at nuværende tilgængelige serologiske metoder adskiller sig væsentligt både kvantitativt og semikvantitativt og kan ikke give den ydeevne, der kræves til rutinemæssig klinisk brug. Da vi anvendte serokonverteringsgrænseværdierne i resultaterne og bestemte de positive rater i alle fire metoder i 210 prøver, var der desuden signifikante statistiske forskelle (p < 0,001) i alle to sammenlignede metoder.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

I november 2020 etablerede Verdenssundhedsorganisationen (WHO) en international standard og referencemateriale for anti-SARSCoV-2-immunoglobulin (NIBSC-kode 20/136) [14]. Formålet med dette referencemateriale er at harmonisere vurdering af humoral immunrespons efter naturlig infektion eller vaccination. Alle fjerde metoder, der evalueres, kan spores til dette referencemateriale, og deres resultater kan rapporteres i BAU/mL, en enhed anbefalet af WHO. Euroimmun leverede i deres instruktionsdokument korrelationen med dette referencemateriale med R2=0.99. Det er uklart, hvorfor der blev observeret dårlig overensstemmelse i vores undersøgelse. I juli 2022 leverede WHO den anden internationale standard for anti-SARS-CoV-2-immunoglobulin og et referencepanel for antistoffer mod SARS-CoV-2-varianter, der giver anledning til bekymring [15]. Anvendelsen af ​​dette nye referencemateriale kan sandsynligvis forbedre overensstemmelsen mellem antistofmålinger, især for COVID-19-positive prøver. Som konklusion fandt vi en dårlig korrelation mellem alle evaluerede assays, kvantitativt, semikvantitativt og kvalitativt. Yderligere harmonisering af assays er påkrævet for at opnå sammenlignelige målinger.

Referencer

[1] Statistik og forskning Coronavirus (COVID-19)-vaccinationer. https:// ourworldindata.org/covid-vaccinations, (tilgået den 3. august 2022).

[2] Health Canada, godkendte COVID-19-vacciner, (adgang til den 3. august 2022). https://www.canada.ca/en/health-canada/services/drugs-health-products/ covid19-industry/drugs-vaccines-treatments/vaccines.html.

[3] Den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration, "COVID-19 Vaccines," (tilgået den 3. august 2022). https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/ coronavirus-disease-2019-covid-19/covid-19-vacciner.

[4] J. Cui, F. Li, Z.-L. Shi, oprindelse og udvikling af patogene coronavirus, Nat. Rev. Microbiol. 17 (3) (2019) 181-192.

[5] H. Bisht, A. Roberts, L. Vogel, A. Bukreyev, PL Collins, BR Murphy, K. Subbarao, B. Moss, Severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein udtrykt af svækket vaccinia virus immuniserer beskyttende mus, Proc . Natl. Acad. Sci. USA 101 (17) (2004) 6641-6646.

[6] SA Plotkin, Korrelater af beskyttelse induceret ved vaccination, Clin. Vaccine Immunol. 17 (7) (2010) 1055-1065.

[7] National Committee of Clinical Laboratory Scientists (NCCLS). Påvisning og kvantificering af røde hunde IgG-antistof i det kliniske laboratorium; Godkendt retningslinje. 1997 Wayne, PA.

[8] Z. Gao, JG Wood, MA Burgess, RI Menzies, PB McIntyre, CR MacIntyre, Models of strategies for control of rubella and congenital rubella syndrome-A 40-års erfaring fra Australien, Vaccine 31 (4) (2013) 691-697.

[9] National Committee of Clinical Laboratory Scientists (NCCLS). Evaluerings- og ydeevnekriterier for testprodukter med flere komponenter beregnet til påvisning og kvantificering af røde hunde IgG-antistof, I/LA6-T, foreløbig retningslinje. 1985 Wayne, PA.

[10] K. Macrae, CY Gong, P. Sheth, J. Martinez-Cajas, Y. Gong, Kvantitativ analyse af SARS-CoV-2 serologiske responser efter tre doser af immunisering og før gennembrud COVID{{4 }} infektioner, Vaccines 10 (10) (2022) pp, https://doi.org/ 10.3390/vaccines10101590.

[11] A. Robinson, A. Mazurek, M. Xu, Y. Gong, Kvantitativ analyse af SARS-CoV-2 antistofstatus mellem patienter med cancer og raske individer med forlængede vaccinationsdosisintervaller i Canada, Curr. Oncol. 29 (1) (2022) 68-76, https://doi.org/10.3390/curroncol29010006.

[12] PM Folegatti, et al., Sikkerhed og immunogenicitet af ChAdOx1 nCoV-19-vaccinen mod SARS-CoV-2: en foreløbig rapport om et fase 1/2, enkeltblindt, randomiseret kontrolleret forsøg , Lancet 396 (10249) (2020) 467-478.

[13] LA Jackson, EJ Anderson, NG Rouphael, PC Roberts, M. Makhene, RN Coler, MP McCullough, JD Chappell, MR Denison, LJ Stevens, AJ Pruijssers, A. McDermott, B. Flach, NA Doria-Rose, KS Corbett, KM Morabito, S. O'Dell, SD Schmidt, PA Swanson, M. Padilla, JR Mascola, KM Neuzil, H. Bennett, W. Sun, E. Peters, M. Makowski, J. Albert, K. Cross, W. Buchanan, R. Pikaart Tautges, JE Ledgerwood, BS Graham, JH Beigel, En mRNA-vaccine mod SARS-CoV-2 - foreløbig rapport, N. Engl. J. Med. 383 (20) (2020) 1920-1931.

[14] Mattiuzzo. et al. Etablering af WHO's internationale standard- og referencepanel for anti-SARS-CoV-2 antistof.2020.(https://www.who.int/publications/m/ item/WHO-BS-2020. 2403).

[15] WHO/BS/2022.2427: Etablering af den 2. WHO internationale standard for anti-SARS-CoV-2-immunoglobulin og referencepanel for antistoffer mod SARS CoV-2-varianter, der giver anledning til bekymring. https://www.who.int/publications/m/item/who-bs- 2022.2427 (tilganget 30. november 2022).