A verified multiplexed immunoassay for detecting antibodies against infectious pathogens

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Baseline screening  of population groups at increased risk of developing infectious diseases (ID) includes a number of ELISA-based analyses, thereby accounting for high cost laborious and time-consuming examination. Earlier wedeveloped a cheap multiplex assay allowing to quickly perform a complex initial testing. Here, we would like to describe a novel kit designed to simultaneously detect antibodies against the six ID pathogens in blood products (plasma, serum etc.): human immunodeficiency virus, hepatitis B and C viruses, cytomegalovirus, Treponema pallidum and Toxoplasma gondii. The kit is based on multiplex dot-immunoassay over flat protein arrays (immune chips) utilizing colloidal gold conjugates and silver development. It allows carrying out complex analysis at room temperature within 70 minutes and does not require highly-qualified personnel. In this article, the results of laboratory tests of the experimental sample of a multiplex kit are compared with commercial ELISA kits from five Russian manufacturers using an array of 240 blood product samples including 200 clinical serum (plasma) samples from patients with ID and 40 plasma samples from donors. It was shown that the multiplex test analysis has a sensitivity and specificity of at least 95%, and optical signals of the dot-assay correlate well with the optical density values obtained using commercial ELISA kits and allow a semiquantitative evaluation of the content of specific antibodies in the sample. Furthermore, multiplex analysis is quicker and cheaper compared to ELISA and can be carried out in field. The kit for multiplex dot-immunoassay of antibodies can provide a complex approach to the diagnosis of ID, significantly simplify initial testing, make it faster, more efficient and affordable for patients.

About the authors

A. G. Poltavchenko

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: poltav@vector.nsc.ru

Poltavchenko Alexander Georgievich - PhD, MD (Biology), Head of Immunochemistry Laboratory, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”.

630559, Novosibirsk Region, Koltzovo.

Phone/fax: +7 (383) 336-74-09 (office); +7 (913) 735-91-74 (mobile).

SPIN: 9153-2935

Russian Federation

O. V. Nechitaylo

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: nechitaylo_ov@vector.nsc.ru

Nechitaylo Oleg Vyacheslavovich - Trainee Researcher, Immunochemistry Laboratory, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”.

630559, Novosibirsk Region, Koltzovo.

Russian Federation

P. V. Filatov

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: medic@sibmail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7763-3808

Filatov Pavel Vladimirovich - PhD (Biology), Researcher, Immunochemistry Laboratory, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”.

630559, Novosibirsk Region, Koltzovo.

SPIN: 2055-2826

Russian Federation

A. V. Ersh

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Author for correspondence.
Email: ersh_av@vector.nsc.ru

Ersh Anna Vasilievna - PhD (Biology), Researcher, Immunochemistry Laboratory, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”.

630559, Novosibirsk Region, Koltzovo.

Russian Federation

References

  1. Ляужева Ф.М., Тленкопачев Р.С., Жибурт Е.Б. Выбраковка доноров по маркерам инфекций в Кабардино-Балкарской Республике // Трансфузиология. 2014. № 4. С. 32–36.
  2. Полтавченко А.Г., Ерш А.В., Пьянков С.А., Никонов А.М., Волков Г.Н, Кривенчук Н.А. Многопрофильная серодиагностика инфекционных заболеваний. Инструментальный учет результатов анализа // Биотехнология. 2013. № 4. С. 74–82.
  3. Burgess S.T.G., Kenyon F., O’Looney N., Ross A.J., Kwan M.C., Beattie J.S., Petrik J., Ghazal P., Campbell J.C. A multiplexed protein microarray for the simultaneous serodiagnosis of human immunodeficiency virus/hepatitis C virus infection and typing of whole blood. Anal. Biochem., 2008, vol. 382, pp. 9–15. doi: 10.1016/j.ab.2008.07.017
  4. Corstjens P.L.A.M., Chen Z., Zuiderwijk M., Bau H.H., Abrams W.R., Malamud D., Niedbala R.S., Tanke H.J. Rapid assay format for multiplex detection of humoral immune responses to infectious disease pathogens (HIV, HCV, and TB). Ann. N.Y. Acad. Sci., 2007, vol. 1098, pp. 437–445. doi: 0.1196/annals.1384.016
  5. Ellington A.A., Kullo I.J., Bailey K.R., Klee G.G. Antibody-based protein multiplex platforms: technical and operational challenges. Clin. Chem., 2010, vol. 56, pp. 186–194. doi: 10.1373/clinchem.2009.127514
  6. Hartmann M., Roeraade J., Stoll D., Templin M.F., Joos T.O. Protein microarrays for diagnostic assays. Anal. Bioanal. Chem., 2009, vol. 393, pp. 1407–1416. doi: 10.1007/s00216-008-2379-z
  7. Len O., Garzoni C., Lumbreras C., Molina I., Meije Y., Pahissa A., Grossi P. Recommendations for screening of donor and reci- pient prior to solid organ transplantation and to minimize transmission of donor-derived infections. Clin. Microbiol. Infect., 2014, vol. 20, iss. 7, pp. 10 –18. doi: 10.1111/1469-0691.12557
  8. Lochhead M.J., Todorof K., Delaney M., Ives J.T., Greef C., Moll K., Rowley K., Vogel K., Myatt C., Zhang X.Q., Logan C., Benson C., Reed S., Schooley R.T. Rapid multiplexed immunoassay for simultaneous serodiagnosis of HIV-1 and coinfections. J. Clin. Microbiol., 2011, vol. 49, pp. 3584–3590. doi: 10.1128/JCM.00970-11
  9. Myyrylainen T., Talha S.M., Swaminathan S., Vainionpaa R., Soukka T., Khanna N., Pettersson K. Simultaneous detection of human immunodeficiency virus 1 and hepatitis B virus infections using a dual-label time-resolved f luorometric assay. J. Nanobiotechnol., 2010, vol. 8, pp. 27–32. doi: 10.1186/1477-3155-8-27
  10. Petrik J. Diagnostic applications of microarrays. Transfus. Med., 2006, vol. 16, pp. 233–247. doi: 10.1111/j.1365-148.2006.00673.x
  11. Poltavchenko A.G., Nechitaylo O.V., Filatov P.V., Ersh A.V., Gureyev V.N. Multiplex method for initial complex testing of antibodies to blood transmitted diseases agents. J. Virol. Meth., 2016, vol. 236, pp. 231–236. doi: 10.1016/j.jviromet.2016.08.003
  12. Poltavchenko A.G., Zaitsev B.N., Ersh A.V., Korneev D.V., Taranov O.S., Filatov P.V., Nechitaylo O.V. The selection and optimization of the detection system for self-contained multiplexed dot-immunoassay. J. Immunoassay Immunochem., 2016, vol. 37, pp. 540 –554. doi: 10.1080/15321819.2016.1174134
  13. Talha S.M., Saviranta P., Hattara L., Vuorinen T., Hytönen J., Khanna N., Pettersson K. Array-in-well platform-based multiplex assay for the simultaneous detection of anti-HIV- and treponemal-antibodies, and hepatitis B surface antigen. J. Immunol. Meth., 2016, vol. 429, pp. 21–27. doi: 10.1016/j.jim.2015.12.007
  14. Tighe P.J., Ryder R.R., Todd I., Fairclough L.C. ELISA in the multiplex era: potentials and pitfalls. Proteomics Clin. Appl., 2015, vol. 9, pp. 406–422. doi: 10.1016/j.jim.2015.12.007
  15. Wong J., Sibani S., Lokko N.N., LaBaer J., Anderson K.S. Rapid detection of antibodies in sera using multiplexed self-assembling bead arrays. J. Immunol. Meth., 2009, vol. 350, pp. 171–182. doi: 10.1016/j.jim.2009.08.013

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Poltavchenko A.G., Nechitaylo O.V., Filatov P.V., Ersh A.V.

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».