Neue Technologie für serologische Massentests

Die serologische Überwachung erfordert den Einsatz von Immunassays zum Nachweis von Antikörpern im Blut. Bestehende Assays erfordern die Verwendung von Serum, das durch eine venöse Blutentnahme durch Fachpersonal in einer medizinischen Umgebung gewonnen werden muss. Im Rahmen dieses Projekts haben wir uns mit diesen Aspekten befasst, indem wir einen neuartigen serologischen Test entwickelten und ihn sofort in einer gemeinsamen epidemiologisch-virologischen Studie einsetzten.

Wir wollten neue Technologien entwickeln, um hochpräzise, quantitative Immunassays mit hohem Durchsatz und geringen Kosten durchzuführen. Durch die Entwicklung von Ansätzen zur Entnahme von Kapillarblutproben mit geringem Volumen wollten wir die Notwendigkeit von Serum- und Venenblutentnahmen vermeiden. Die Ansätze versuchten wir vollständig zu charakterisieren und validieren und die Technologien in serologischen Überwachungsprogrammen einzusetzen.

Wir haben ein kostengünstiges Mikrofluid-System mit hohem Durchsatz entwickelt, mit dem über 1’000 Proben parallel analysiert werden können. Die Kosten des Tests werden im Vergleich zu Standard-ELISAs auf 0,06 % allein für die Reagenzien reduziert. Unsere Methode übertrifft die bestehenden Technologien bei den wichtigen Parametern Sensitivität und Spezifität. Ausserdem haben wir Schritte zur Probenentnahme und -verarbeitung entwickelt, die es ungeschulten Personen ermöglichen, mit einem Fingerstich eine winzige Menge Kapillarblut zu entnehmen und diese Probe per Post einzusenden, um sie auf unserer Molekulardiagnostik-Plattform analysieren zu lassen. Dies ermöglicht eine kostengünstige und einfache dezentralisierte Probenentnahme in Verbindung mit einer hochpräzisen zentralen Analyse.

Wir analysierten die Rolle von SARS-CoV-2-spezifischen, lokal gebildeten s-IgA-Antikörpern in der Nasenschleimhaut und verglichen sie mit funktionellen neutralisierenden Antikörpern. Wir konnten zeigen, dass eine frühere Infektion signifikant höhere Antikörper gegen die sekretorische Komponente von IgA (s-IgA) hervorruft, während die Impfung nur bei einer Minderheit der Personen zu s-IgA-Antworten führt. Eine dritte Impfstoffdosis verbessert diese Reaktionen nicht. Der Schutz durch Neutralisierung gegen SARS-CoV-2-Stämme bei zuvor infizierten Personen war höher als bei nur geimpften Personen. Die Neutralisierung des Omicron BA.5-Stammes war bei Personen mit zuvor bestätigten BA.1- oder Delta-SARS-CoV-2-Infektionen vergleichbar. Ausserdem gibt es Hinweise darauf, dass s-IgA zur Virusneutralisierung in der Nasenschleimhaut beiträgt.

Eine Impfung mit 2 Dosen reduzierte die infektiöse Viruslast bei Delta-Infizierten, während bei Omicron BA.1-Durchbrüchen eine reduzierte infektiöse Viruslast bei geimpften Personen, nicht aber bei mit 2 Dosen geimpften Personen im Vergleich zu ungeimpften Personen beobachtet wurde.

Wir konnten rasch neue Technologien entwickeln, und setzten diese in Genf und Lausanne ein, um die Sero-Surveillance-Programme zu unterstützen. Dieses Assay könnte zu Erkenntnissen über die Serokonversion beitragen und kinderfreundliche Ausbruchsuntersuchungen ermöglichen. Die Ergebnisse zur infektiösen Viruslast deuten darauf hin, dass Impfstoffe das Übertragungsrisiko für die Delta- und Omicron-BA.1-Varianten senken können und daher einen Nutzen für die öffentliche Gesundheit haben.

Serologische Massentests für SARS-CoV-2 und verwandte humane Coronaviren mit Hochdurchsatz-Mikrofluidik-Nanoimmunassays