Разработка микрофлюидной тест-системы на основе флюоресцентных микросфер для обнаружения иммуноглобулинов класса G к SARS-CoV-2
- Авторы: Шакуров Р.И.1, Шанский Я.Д.1, Прусаков К.А.1, Сизова С.В.1,2, Дудик С.П.1, Плотникова Л.В.3, Манувера В.А.1, Клинов Д.В.1, Лазарев В.Н.1, Беспятых Ю.А.1,3, Басманов Д.В.1
-
Учреждения:
- Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
- Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
- Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
- Выпуск: Том 14, № 1 (2023)
- Страницы: 44-53
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journals.rcsi.science/clinpractice/article/view/142803
- DOI: https://doi.org/10.17816/clinpract278280
- ID: 142803
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. С 2019 года весь мир охватила пандемия новой коронавирусной инфекции COVID-19, которая продолжается по сей день. За эти годы возбудитель SARS-CoV-2 претерпел ряд мутационных изменений в геноме, что повлекло распространение различных генетических вариантов вируса. Между тем для диагностики этиологического агента, установления стадии заболевания и оценки иммунитета используются методы, неспецифичные в отношении различных вариантов SARS-CoV-2 и требующие значительных временных затрат. Таким образом, актуальным направлением является разработка новых методов диагностики COVID-19, а также внедрение данных разработок в практику. Широкие возможности в этом направлении открывают системы на основе химически модифицированных флюоресцентных микросфер с возможностью мультиплексного анализа целевых белковых молекул.
Цель исследования — разработка микрофлюидной тест-системы на основе флюоресцентных микросфер для специфического обнаружения иммуноглобулинов класса G (IgG) к SARS-CoV-2.
Методы. Формирование охарактеризованной коллекции образцов сыворотки крови человека с использованием иммуноферментного анализа и коммерчески доступных наборов реагентов. Обнаружение IgG к SARS-CoV-2 в сыворотке крови человека, содержащей известный уровень антител, разработанным иммунофлюоресцентным методом с использованием микросфер, на поверхности которых химическим путем был иммобилизован RBD-фрагмент S-белка вируса SARS-CoV-2, вариант Каппа.
Результаты. Согласно данным иммуноферментного анализа, уровень IgG в сыворотке крови добровольцев в группе, перенесших коронавирусную инфекцию, в 9–300 раз превышал таковой в группе условно здоровых добровольцев, не болевших COVID-19. Получены конъюгаты флюоресцентных микросфер с RBD-фрагментом S-белка, способные специфически связывать IgG из сыворотки крови. Образование иммунных комплексов подтверждено данными флюоресцентной микроскопии: интенсивность флюоресценции вторичных антител в иммунных комплексах при их образовании на поверхности флюоресцентных микросфер прямо пропорциональна содержанию IgG (r=0,963). Тест-система обладает хорошей прогностической значимостью (AUC 70,3%).
Заключение. Разработана тест-система на основе флюоресцентных микросфер, содержащих иммобилизованный RBD-фрагмент S-белка SARS-CoV-2, для иммунофлюоресцентного выявления IgG в сыворотке крови человека. При апробации системы на образцах сыворотки крови добровольцев с различным уровнем IgG к SARS-CoV-2 показана ее прогностическая ценность, что позволяет позиционировать представленную тест-систему как метод оценки содержания иммуноглобулинов к SARS-CoV-2 в сыворотке крови человека с перспективой внедрения в клиническую практику. Представленная тест-система может быть использована также для интеграции в различные микрофлюидные системы и создания чипов и приборов «прикроватной диагностики».
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Руслан Ильдарович Шакуров
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Автор, ответственный за переписку.
Email: ruslan.shakurov@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0002-5986-0676
SPIN-код: 9576-8093
м.н.с.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АЯрослав Дмитриевич Шанский
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: yar.shansky@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0003-4672-2474
SPIN-код: 7640-5940
к.б.н., н.с.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АКирилл Александрович Прусаков
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: k.prusakov@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0002-7244-5741
SPIN-код: 9244-6581
н.с.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АСветлана Викторовна Сизова
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина; Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
Email: sv.sizova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0846-4670
SPIN-код: 4322-1945
к.х.н., н.с.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1А; МоскваСтепан Павлович Дудик
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: stepan.dudik@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0002-3157-5902
SPIN-код: 8007-1870
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1А
Людмила Валерьевна Плотникова
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Email: ntmdfs@gmail.com
Россия, Москва
Валентин Александрович Манувера
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: vmanuvera@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2471-0563
SPIN-код: 9010-4521
к.б.н., с.н.с.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АДмитрий Владимирович Клинов
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: klinov.dmitry@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8288-2198
SPIN-код: 9830-8561
к.ф.-м.н.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АВасилий Николаевич Лазарев
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: lazar0@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0042-966X
SPIN-код: 1578-8932
д.б.н.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АЮлия Андреевна Беспятых
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина; Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Email: JuliaBes@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0002-4408-503X
SPIN-код: 6003-9246
к.б.н.
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1А; МоскваДмитрий Викторович Басманов
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина
Email: dmitry.basmanov@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0001-6620-7360
SPIN-код: 1801-6408
научный сотрудник
Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1АСписок литературы
- World Health Organization. Tracking SARS-CoV-2 variants [cited 2023 February, 20]. Режим доступа: https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/. Дата обращения: 20.02.2023.
- Баклаушев В.П., Юсубалиева Г.М., Бычинин М.В., и др. Рациональная стратегия поддержания противовирусного иммунитета к новым вариантам SARS-CoV-2 // Клиническая практика. 2022. Т. 13, № 3. С. 43–55. [Baklaushev VP, Yusubalieva GM, Bychinin MV, et al. A rational strategy for the maintenance of antiviral immunity to new SARS-CoV-2 strains. Journal of Clinical Practice. 2022;13(3):43–55. (In Russ).] doi: 10.17816/clinpract111120
- Fernandes RS, de Oliveira Silva J, Gomes KB, et al. Recent advances in point of care testing for COVID-19 detection. Biomed Pharmacother 2022;153:113538. doi: 10.1016/J.BIOPHA.2022.113538
- Filchakova O, Dossym D, Ilyas A, et al. Review of COVID-19 testing and diagnostic methods. Talanta 2022;244:123409. doi: 10.1016/J.TALANTA.2022.123409
- Farmer S, Razin V, Peagler AF, et al. Don’t forget about human factors: Lessons learned from COVID-19 point-of-care testing. Cell Reports Methods 2022;2:100222. doi: 10.1016/J.CRMETH.2022.100222
- Zhong Z, Wang J, He S, et al. An encodable multiplex microsphere-phase amplification sensing platform detects SARS-CoV-2 mutations. Biosens Bioelectron. 2022;203:114032.
- Патент РФ № RU 200301 U1/2020.10.15. Прусаков К.А., Басманов Д.В., Алдаров К.Г., и др. Микрофлюидный чип для проведения многопараметрического иммуноанализа. [Patent RUS № RU 200301 U1/2020.10.15. Prusakov KA, Basmanov DV, Aldarov KG, et al. Microfluidic chip for multiparametric immunoassay. (In Russ).] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU200301U1_20201015. Дата обращения: 20.02.2023.
- Yuan H, Chen P, Wan C, et al. Merging microfluidics with luminescence immunoassays for urgent point-of-care diagnostics of COVID-19. TrAC Trends Anal Chem 2022; 157:116814. doi: 10.1016/J.TRAC.2022.116814
- Sheridan C. Fast, portable tests come online to curb coronavirus pandemic. Nat Biotechnol 2020;38:515–518. doi: 10.1038/D41587-020-00010-2
- Drain PK, Ampajwala M, Chappel C, et al. A rapid, high-sensitivity SARS-CoV-2 nucleocapsid immunoassay to aid diagnosis of acute COVID-19 at the point of care: A clinical performance study. Infect Dis Ther. 2021;10:753–761. doi: 10.1007/S40121-021-00413-X/FIGURES/2
- Chen R, Ren C, Liu M, et al. Early detection of SARS-CoV-2 seroconversion in humans with aggregation-induced near-infrared emission nanoparticle-labeled lateral flow immunoassay. ACS Nano. 2021;15:8996–9004. doi: 10.1021/ACSNANO.1C01932
- Zhou Y, Chen Y, Liu W, et al. Development of a rapid and sensitive quantum dot nanobead-based double-antigen sandwich lateral flow immunoassay and its clinical performance for the detection of SARS-CoV-2 total antibodies. Sensors Actuators B Chem 2021;343:130139. doi: 10.1016/J.SNB.2021.130139
- Hajazadeh F, Khanizadeh S, Khodadadi H, et al. SARS-COV-2 RBD (Receptor binding domain) mutations and variants (A sectional-analytical study). Microb Pathog 2022;168:105595. doi: 10.1016/J.MICPATH.2022.105595
- Heggestad JT, Kinnamon DS, Olson LB, et al. Multiplexed, quantitative serological profiling of COVID-19 from blood by a point-of-care test. Sci Adv 2021;7:4901–4926. doi: 10.1126/SCIADV.ABG4901/SUPPL_FILE/ABG4901_SOURCE_DATA.XLSX
- Gan HH, Zinno J, Piano F, Gunsalus KC. Omicron spike protein has a positive electrostatic surface that promotes ACE2 recognition and antibody escape. Front Virol 2022;2:43. doi: 10.3389/FVIRO.2022.894531