Detection of highly pathogenic orthopoxviruses (Poxviridae: Chordopoxvirinae: Orthopoxvirus) by dot immunoassay in a high-containment biological safety laboratory

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Highly pathogenic for humans orthopoxviruses (OPV) – Variola virus (VARV) and Monkeypox virus (MPXV) can cause systemic diseases characterized by high contagiousness and often leading to death. In previous publications (https://doi.org/10.3390/v14112580), we reported on the development of a sensitive, rapid and easy-to-use immunochemical test potentially suitable for use in the infection foci and in laboratory conditions with a high level of biosecurity. The prototype of the diagnostic kit was tested on non-pathogenic and low-pathogenic for humans OPV and specifically detected them with a sensitivity within the range of 103 to 104 PFU/mL.

The aim of this work was to evaluate the sensitivity of this assay in detecting highly pathogenic for humans MPXV and VARV, as well as the applicability of the assay in a laboratory with a high level of biosafety (BSL-4).

Materials and methods. The efficiency of virus detection in cryolysates of CV-1 cell culture samples infected with VARV and MPXV was assessed using a one-step dot immunoassay method in a laboratory with biosafety level BSL-4.

Results. It was shown that the one-step dot assay allows detection of MPXV at a concentration of 2.5 × 103 PFU/mL, and VARV at a concentration of 1.0 × 104 PFU/mL. It was noted that vapors from disinfectants (hydrogen peroxide/formaldehyde) applied in biosafety cabinet decontamination may interfere with assay performance and affect result interpretation.

Conclusion. The one-step dot immunoassay can be performed in a BSL-4 laboratory. When limiting the contact of the detecting system with formaldehyde vapors, the sensitivity of the test for detection of VARV and MPXV falls within the previously declared range of 103–104 PFU/mL.

About the authors

Anna V. Ersh

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: ersh_av@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-9220-1250

PhD (Biology), Researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Alexander G. Poltavchenko

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: poltav@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-2408-5611

Dr.Sci. (Biology), Leading researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Nikita D. Ushkalenko

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: ushkalenko_nd@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2171-7444

postgraduate student, Junior researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Pavel V. Filatov

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Author for correspondence.
Email: filatov_pv@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-7763-3808

PhD (Biology), Researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Ksenia A. Titova

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: titova_ka@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8764-9408

PhD (Biology), Senior researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Dmitrii A. Odnoshevsky

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: odnoshevskiy_da@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-0616-7488

Researcher

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Alexander A. Sergeev

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: sergeev_ala@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8355-5551

PhD (Medicine), Head of the Department «Collection of Microorganisms»

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

Artemiy A. Sergeev

State Scientific Center of Virology and Biotechnology «Vector»

Email: sergeev_aa@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-3591-1571

Dr.Sci. (Medicine)Deputy Director General for Scientific and Epidemiological Work

Russian Federation, Kol’tsovo, Novosibirsk Region

References

  1. Buller R.M.L. Poxviruses. In: Cohen J., Powderly W.G., Opal S.M., eds. Infectious Diseases. Volume 2. Elsevier; 2017: 1452–7.e1.
  2. Shchelkunova G.A., Shchelkunov S.N. Smallpox, monkeypox and other human orthopoxvirus infections. Viruses. 2022; 15(1): 103. https://doi.org/10.3390/v15010103
  3. Sklenovská N. Monkeypox virus. In: Malik Y.S., Singh R.K., Dhama K., eds. Livestock Diseases and Management. Springer; 2020: 39–68.
  4. Whitley R.J. Smallpox: a potential agent of bioterrorism. Antiviral. Res. 2003; 57(1-2): 7–12. https://doi.org/10.1016/s0166-3542(02)00195-x
  5. Wallin A., Luksiene Z., Zagminas K., Surkiene G. Public health and bioterrorism: renewed threat of anthrax and smallpox. Medicina (Kaunas). 2007; 43(4): 278–84.
  6. Harapan H., Ophinni Y., Megawati D., Frediansyah A., Mamada S.S., Salampe M., et al. Monkeypox: a comprehensive review. Viruses. 2022; 14(10): 2155. https://doi.org/10.3390/v14102155
  7. Shurtleff A.C., Garza N., Lackemeyer M., Carrion R. Jr., Griffiths A., Patterson J., et al. The impact of regulations, safety considerations and physical limitations on research progress at maximum biocontainment. Viruses. 2012; 4(12): 3932–51. https://doi.org/10.3390/v4123932
  8. Bohannon J.K., Janosko K., Holbrook M.R., Barr J., Pusl D., Bollinger L., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 3. Aerobiology. J. Vis. Exp. 2016; (116): 53602. https://doi.org/10.3791/53602
  9. Townsend M.B., MacNeil A., Reynolds M.G., Hughes C.M., Olson V.A., Damon I.K., et al. Evaluation of the Tetracore Orthopox BioThreat® antigen detection assay using laboratory grown orthopoxviruses and rash illness clinical specimens. J. Virol. Methods. 2013; 187(1): 37–42. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2012.08.023
  10. Stern D., Olson V.A., Smith S.K., Pietraszczyk M., Miller L., Miethe P., et al. Rapid and sensitive point-of-care detection of Orthopoxviruses by ABICAP immunofiltration. Virol. J. 2016; 13(1): 207. https://doi.org/10.1186/s12985-016-0665-5
  11. Ushkalenko N., Ersh A., Sergeev A., Filatov P., Poltavchenko A. Evaluation of rapid dot-immunoassay for detection orthopoxviruses using laboratory-grown viruses and animal’s clinical specimens. Viruses. 2022; 14(11): 2580. https://doi.org/10.3390/v14112580

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Ersh A.V., Poltavchenko A.G., Ushkalenko N.D., Filatov P.V., Titova K.A., Odnoshevsky D.A., Sergeev A.A., Sergeev A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».