Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI433610.15789/2220-7619-EOV-4336ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleEvaluation of virus-neutralizing antibody level after novel coronavirus infection COVID-19: development of an instant assay assessing protective antibodies using a pseudovirus-based reactionОценка уровня вируснейтрализующих антител, индуцированных новой коронавирусной инфекцией COVID-19: Разработка анализа быстрой оценки протективных антител с использованием реакции на основе псевдовирусаFuntikovAndrey A.ФунтиковАндрей Александрович
Russian Federation

PhD (Veterinary), Researcher

кандидат ветеринарных наук, научный сотрудник

aafuntikov@generium.ruLitvinovaN. A.ЛитвиноваНаталия Алексеевна
Russian Federation

PhD (Biology), Head of Department

руководитель отдела, кандидат биологических наук

litvinova@ibcgenerium.ruZuevEvgenii V.ЗуевЕвгений Васильевич
Russian Federation

Senior Researcher

старший научный сотрудник

evzuev@generium.ruKulemzinSergey V.КулемзинСергей Владимирович
Russian Federation

PhD (Biology), Researcher

кандидат биологических наук, научный сотрудник

skulemzin@mcb.nsc.ruShukurovRachim R.ШукуровРахим Рахманкулыевич
Russian Federation

PhD (Biology), Director of the Department of the Pharmaceutical Analysis

кандидат биологических наук, директор департамента фармацевтического анализа

Shukurov@ibcgenerium.ruJSC "GENERIUM"АО "ГЕНЕРИУМ"JSC “GENERIUM”АО «ГЕНЕРИУМ»LLC “IMGEN+”ООО «ИМГЕН+»25052023260620231334574680602202302052023Copyright ©; 2023, Funtikov A.A., Litvinova Н.A., Zuev E.V., Kulemzin S.V., Shukurov R.R.Copyright ©; 2023, Фунтиков А.А., Литвинова Н.А., Зуев Е.В., Кулемзин С.В., Шукуров Р.Р.2023Funtikov A.A., Litvinova Н.A., Zuev E.V., Kulemzin S.V., Shukurov R.R.Фунтиков А.А., Литвинова Н.А., Зуев Е.В., Кулемзин С.В., Шукуров Р.Р.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/4336

The continued emergence of SARS-CoV-2 variants with immune evasion properties of concern, such as Delta (B.1.617.2) and Omicron (B.1.1.529), calls into question the extent of the antibody-mediated immune response from the virus. The presence of virus-neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 in the blood serum of recovered and immunized volunteers is the most accurate indicator of the level of protective activity. Methods for reliable, sensitive and rapid detection of anti-SARS-CoV-2 nAbs are needed for preclinical and clinical vaccine research. In addition, quantification of virus-neutralizing antibodies in recovered COVID-19 subjects may be useful in identifying potential donors for passive immunization and therapeutic use of class G immunoglobulins. Pseudoviruses are actively used as an alternative to infectious viral isolates of pathogenicity groups I–II in serological studies to determine the titers of neutralizing antibodies formed in vaccinated or infected volunteers. In addition, using several pseudotypes with different reporter genes, it is possible to simultaneously detect antibodies to different types of viruses in one biological sample. Currently, the pseudolentiviral system is widely used, in which pseudoviral particles are obtained by transfection of producer cells with vectors of a multiplasmid system of 4–5 plasmids: one for the vector genome, the second for Gag-Pol, the third for Rev, and one or two for protein(s) envelope, or for the co-expression of a labeled viral protein such as GAG-GFP or VPR-GFP, the main advantage of which is safety due to the minimal risk of generating a replication-competent virus. The article discusses the development of a technique that allows to determine the presence of virus-specific neutralizing antibodies to the SARS-CoV-2 antigen in the blood serum of volunteers who have had a new coronavirus infection COVID-19 and/or immunized with specific prophylaxis drugs, healthy volunteers in a neutralization reaction on a HEK 293-cell culture. T-hAce2 using pseudotyped viral constructs based on human immunodeficiency virus. The results of the development and validation of the method, as well as its subsequent prospects for use, are shown.

Постоянное появление новых вариантов SARS-CoV-2 со свойствами ускользания от иммунного ответа, таких как Delta (B.1.617.2) и Omicron (B.1.1.529), ставит под сомнение степень опосредованного антителами иммунного ответа на вирус. Наличие вируснейтрализующих антител (ВНА) против SARS-CoV-2 в сыворотке крови переболевших и иммунизированных добровольцев является наиболее точным показателем уровня протективной активности. Для доклинических и клинических исследований вакцин необходимы высокочувствительные методы надежного и быстрого обнаружения ВНА против SARS-CoV-2. Кроме того, количественная оценка ВНА у переболевших COVID-19 субъектов может быть полезна для выявления потенциальных доноров для пассивной иммунизации и терапевтического применения иммуноглобулинов класса G. Псевдовирусы активно применяются в качестве альтернативы инфекционным вирусным изолятам I–II групп патогенности в серологических исследованиях для определения титров нейтрализующих антител, образующихся у вакцинированных или инфицированных добровольцев. Используя несколько псевдотипов с различными репортерными генами, возможно одновременное выявление антител к различным типам вирусов в одном биологическом образце. В настоящее время широко применяется псевдолентивирусная система, в которой псевдовирусные частицы получаются методом трансфекции клеток-продуцентов векторами мультиплазмидной системы из 4–5 плазмид: одна для векторного генома, вторая — для Gag-Pol, третья — для Rev, еще одна или две — для белка(ов) оболочки или для коэкспрессии меченого вирусного белка, как GAG-GFP или VPR-GFP, основным преимуществом которой является безопасность, обусловленная минимальным риском образования репликационно-компетентного вируса. В статье рассматривается разработка методики, позволяющей определить наличие вирусспецифических вируснейтрализующих антител к антигену SARS-CoV-2 в сыворотке крови добровольцев, переболевших новой коронавирусной инфекцией COVID-19 и/или иммунизированных препаратами специфической профилактики здоровых добровольцев в реакции нейтрализации на культуре клеток НЕК 293-T-hAce2 с применением псевдотипированных вирусных конструкций на основе вируса иммунодефицита человека. Показаны результаты разработки и валидации метода, перспективы его дальнейшего использования.

virus neutralization reactionpseudotyped viral constructsneutralizing antibodiesCOVID-19SARS-CoV-2immunityреакция нейтрализациипсевдовирусные частицывируснейтрализующие антителаCOVID-19SARS-CoV-2иммунитетАО "ГЕНЕРИУМ"JSC "GENERIUM"№3409/5-22-1 от 17 марта 2022 г.Beeching N.J., Fletcher T.E., Fowler R. Coronavirus Disease (COVID-19). BMJ Best Practices. URL: http://www.hpruezi.nihr.ac.uk/publications/2020/bmj-best-practice-coronavirus-disease-covid-19 (23.01.2023)Campi-Azevedo A.C., Peruhype-Magalhāes V., Coelho-Dos-Reis J.G., Antonelli L.R., Costa-Pereira C., Speziali E., Reis L.R., Lemos J.A., Ribeiro J.G.L., Bastos Camacho L.A., de Sousa Maia M.L., Barbosa de Lima S.M., Simões M., de Menezes Martins R., Homma A., Cota Malaquias L.C., Tauil P.L., Costa Vasconcelos P.F., Martins Romano A.P., Domingues C.M., Teixeira-Carvalho A., Martins-Filho O.A.; Collaborative Group for Studies of Yellow Fever Vaccine. 17DD yellow fever revaccination and heightened long-term immunity in populations of disease-endemic areas, Brazil. Emerg. Infect. Dis.,2019, vol. 25, no. 8, pp. 1511–1521. doi: 10.3201/eid2508.181432Chi X., Yan R., Zhang J., Zhang G., Zhang Y., Hao M., Zhang Z., Fan P., Dong Y., Yang Y., Chen Z., Guo Y., Zhang J., Li Y., Song X., Chen Y., Xia L., Fu L., Hou L., Xu J., Yu C., Li J., Zhou Q., Chen W. A neutralizing human antibody binds to the N-terminal domain of the Spike protein of SARS-CoV-2. Science,2020, vol. 369, no. 6504, pp. 650–655. doi: 10.1126/science.abc6952Cohen B.J., Audet S., Andrews N., Beeler J.; WHO working group on measles plaque reduction neutralization test. Plaque reduction neutralization test for measles antibodies: description of a standardised laboratory method for use in immunogenicity studies of aerosol vaccination. Vaccine,2007, vol. 26, no. 1, pp. 59–66. doi: 10.1016/j.vaccine.2007.10.046Cohen B.J., Doblas D., Andrews N. Comparison of plaque reduction neutralisation test (PRNT) and measles virus-specific IgG ELISA for assessing immunogenicity of measles vaccination. Vaccine,2008, vol. 26, no. 50, pp. 6392–6397. doi: 10.1016/j.vaccine.2008.08.074Duong D. Alpha, Beta, Delta, Gamma: What’s important to know about SARS-CoV-2 variants of concern? CMAJ,2021, vol. 193, no. 27, pp. E1059-E1060. doi: 10.1503/cmaj.1095949Eyal O., Olshevsky U., Lustig S., Paran N., Halevy M., Schneider P., Zomber G., Fuchs P. Development of a tissue-culture-based enzyme-immunoassay method for the quantitation of anti-vaccinia-neutralizing antibodies in human sera. J. Virol. Methods,2005, vol. 130, no. 1–2, pp. 15–21. doi: 10.1016/j.jviromet.2005.05.027Liu L., Wang P., Nair M.S., Yu J., Rapp M., Wang Q., Luo Y., Chan J.F., Sahi V., Figueroa A., Guo X.V., Cerutti G., Bimela J., Gorman J., Zhou T., Chen Z., Yuen K.Y., Kwong P.D., Sodroski J.G., Yin M.T., Sheng Z., Huang Y., Shapiro L., Ho D.D. Potent neutralizing antibodies against multiple epitopes on SARS-CoV-2 spike. Nature,2020, vol. 584, no. 7821, pp. 450–456. doi: 10.1038/s41586-020-2571-7Nie J., Li Q., Wu J., Zhao C., Hao H., Liu H., Zhang L., Nie L., Qin H., Wang M., Lu Q., Li X., Sun Q., Liu J., Fan C., Huang W., Xu M., Wang Y. Quantification of SARS-CoV-2 neutralizing antibody by a pseudotyped virus-based assay. Nat. Protoc.,2020, vol. 15, no. 11, pp. 3699–3715. doi: 10.1038/s41596-020-0394-5Rogers T.F., Zhao F., Huang D., Beutler N., Burns A., He W.T., Limbo O., Smith C., Song G., Woehl J., Yang L., Abbott R.K., Callaghan S., Garcia E., Hurtado J., Parren M., Peng L., Ramirez S., Ricketts J., Ricciardi M.J., Rawlings S.A., Wu N.C., Yuan M., Smith D.M., Nemazee D., Teijaro J.R., Voss J.E., Wilson I.A., Andrabi R., Briney B., Landais E., Sok D., Jardine J.G., Burton D.R. Isolation of potent SARS-CoV-2 neutralizing antibodies and protection from disease in a small animal model. Science,2020, vol. 369, no. 6506, pp. 956–963. doi: 10.1126/science.abc7520Tang X., Wu C., Li X., Song Y., Yao X., Wu X., Duan Y., Zhang H., Wang Y., Qian Z., Cui J., Lu J. On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2. Natl Sci. Rev.,2020, vol. 7, no. 6, pp. 1012–1023. doi: 10.1093/nsr/nwaa036Yun S., Ryu J.H., Jang J.H., Bae H., Yoo S.H., Choi A.R., Jo S.J., Lim J., Lee J., Ryu H., Cho S.Y., Lee D.G., Lee J., Kim S.C., Park Y.J., Lee H., Oh E.J. Comparison of SARS-CoV-2 antibody responses and seroconversion in COVID-19 patients using twelve commercial immunoassays. Ann. Lab. Med.,2021, vol. 41, no. 6, pp. 577–587. doi: 10.3343/alm.2021.41.6.577Zhao H., Zhu Q., Zhang C., Li J., Wei M., Qin Y., Chen G., Wang K., Yu J., Wu Z., Chen X., Wang G. Tocilizumab combined with favipiravir in the treatment of COVID-19: a multicenter trial in a small sample size. Biomed. Pharmacother.,2021, vol. 133: 110825. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110825.