Биомедицинские инженеры из Университета Дьюка разработали тест, позволяющий быстро и легко оценить, насколько хорошо нейтрализующие антитела человека борются с инфекцией от нескольких вариантов COVID-19, таких как Delta и недавно обнаруженный вариант Omicron.
Этот тест потенциально может сказать врачам, насколько защищен пациент от новых вариантов и тех, которые в настоящее время циркулируют в сообществе, или, наоборот, какие моноклональные антитела для лечения пациента с COVID-19. Тест описан онлайн 3 декабря в журнале Science Advances, сообщает medicalxpress.com.
«В настоящее время у нас действительно нет быстрого способа оценки вариантов, ни их наличия у человека, ни способности имеющихся у нас антител изменить ситуацию», - сказал Кэмерон Вулф, доцент медицины в Медицинской школе Университета Дьюка. Это один из давних опасений, что по мере того, как мы успешно вакцинируем все больше и больше людей, может появиться вариант, который более радикально уклоняется от нейтрализации антител, индуцированной вакциной. И если этот страх оправдается - если Омикрон окажется наихудшим сценарием - как мы узнаем достаточно быстро?
«При разработке теста на антитела и биомаркеры COVID-19 в месте оказания помощи мы поняли, что может быть некоторая польза от возможности определять способность антител нейтрализовать определенные варианты, поэтому мы построили тест на основе этой идеи», - сказал он. Ашутош Чилкоти, заслуженный профессор Алана Л. Каганова и заведующий кафедрой биомедицинской инженерии в Duke. «Нам потребовалось всего неделю или две, чтобы включить вариант Дельта в наш тест, и его можно легко расширить, включив также вариант Омикрон. Все, что нам нужно, - это спайковый белок этого варианта, который многие группы по всему миру, в том числе наша группа в Duke - лихорадочно работает над продюсированием ».
Исследователи назвали свой тест анализом нейтрализации конкурентных антител против COVID-19 Variant Spike-ACE2, или сокращенно CoVariant-SCAN. Технология теста основана на полимерном покрытии кистью, которое действует как своего рода антипригарное покрытие, предотвращающее прилипание чего-либо, кроме желаемых биомаркеров, к тестируемому слайду во влажном состоянии. Высокая эффективность этого антипригарного экрана делает тест невероятно чувствительным даже к низким уровням его целей. Этот подход позволяет исследователям печатать разные молекулярные ловушки на разных участках предметного стекла, чтобы сразу улавливать несколько биомаркеров.
В этом приложении исследователи печатают на слайде флуоресцентные человеческие белки ACE2 - клеточные мишени печально известного шипового белка вируса. Они также печатают спайковые белки, специфичные для каждого варианта COVID-19, в разных конкретных местах. Когда тест запускается, белки ACE2 отделяются от предметного стекла и захватываются белками-шипами, все еще прикрепленными к предметному стеклу, в результате чего предметное стекло начинает светиться.
Но в присутствии нейтрализующих антител белки-шипы больше не могут цепляться за белки ACE2, из-за чего слайд меньше светится, что указывает на эффективность антител. Распечатывая различные варианты белка-шипа COVID-19 на разных участках слайда, исследователи могут увидеть, насколько эффективны антитела в предотвращении одновременного прикрепления каждого варианта к их клеточной мишени человека.
В статье исследователи протестировали технологию несколькими способами. Они пробовали моноклональные антитела, полученные либо от реальных пациентов, либо от коммерческого профилактического лечения Regeneron. Они также протестировали плазму, взятую у здоровых вакцинированных людей и тех, кто в настоящее время инфицирован вирусом. «Во всех наших тестах результаты в значительной степени имитировали то, что мы видели в литературе», - сказал Джейк Хеггестад, доктор философии. студент, работающий в лаборатории Чилкоти. «И в этом случае не найти ничего нового - хороший знак, потому что это означает, что наш тест работает так же хорошо, как и методы, используемые в настоящее время».
Несмотря на то, что они дают схожие результаты, критическое различие между CoVariant-SCAN и существующими методами заключается в скорости и легкости, с которой он может дать результаты. Типичные современные подходы требуют выделения живого вируса и культивирования клеток, что может занять 24 часа или более и требует широкого спектра мер предосторожности и специально обученных технических специалистов. CoVariant-SCAN, напротив, не требует наличия живого вируса, прост в использовании в большинстве настроек и занимает менее часа - возможно, всего 15 минут - для получения точных результатов.
Двигаясь вперед, Хеггестад и лаборатория Чилкоти работают над упрощением этой техники в микрожидкостном чипе, который можно было бы производить массово и сообщать о результатах всего с несколькими каплями крови, плазмы или другого жидкого образца, содержащего антитела. Уже доказано, что этот подход работает на аналогичном тесте, который может отличить COVID-19 от других коронавирусов.
«Мы хотели бы видеть в режиме реального времени появляющиеся варианты и понимать, у кого еще есть функциональный иммунитет», - сказал Вулф. «Кроме того, это намекает на то, что может существовать методика, с помощью которой вы могли бы быстро оценить, какое синтетическое моноклональное антитело может быть лучше всего для введения пациенту с конкретным эмерджентным вариантом. В настоящее время у нас действительно нет способа узнать это в реальном времени, поэтому мы полагаемся по эпидемиологическим данным, которые можно отследить за несколько недель ".
«Верно и обратное, - продолжил Вулф. "Чтобы иметь возможность предварительно проверить антитела человека и предсказать, были ли они достаточно защищены от конкретного варианта, с которым они, возможно, собираются столкнуться во время путешествия, или который появляется в их районе. В настоящее время у нас нет возможности сделать это время. Но такой тест, как CoVariant-SCAN, может сделать все эти сценарии возможными».
