मनका आधारित मल्टीप्लेक्स परख के लिए एक प्रवाह विश्लेषण प्रणाली जो एक दो रिपोर्टर readout प्रदान करता है मल्टीप्लेक्स सीरोलॉजिकल और एंटीबॉडी बेअसर परख के विकास के लिए इस्तेमाल किया गया था कि एक साथ सर्स-CoV-2 के लिए बेअसर IgG और IgM एंटीबॉडी को मापने कर सकते हैं ।
COVID-19 महामारी ने सार्स-सीओवी-2 जैसे उपन्यास रोगजनकों के साथ संक्रमण के संवेदनशील और विशिष्ट सीरोलॉजिकल डिटेक्शन के लिए तेजी से उच्च-थ्रूपुट विधियों की आवश्यकता को रेखांकित किया है । मल्टीप्लेक्स सीरोलॉजिकल परीक्षण विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है क्योंकि यह एक साथ कई एंटीजन के लिए एंटीबॉडी का विश्लेषण कर सकता है जो रोगजनक कवरेज का अनुकूलन करता है, और जीव और व्यक्तिगत मेजबान प्रतिक्रिया में परिवर्तनशीलता के लिए नियंत्रण करता है। यहां हम एक सार्स-सीओवी-2 आईजीजी 3-प्लेक्स फ्लोरोसेंट माइक्रोस्फीयर आधारित परख का वर्णन करते हैं जो आईजीएम और आईजीजी एंटीबॉडी दोनों को तीन प्रमुख सार्स-सीओवी-2 एंटीजन-स्पाइक (एस) प्रोटीन, स्पाइक एंजियोटेनसिन-कन्वर्टिंग एंजाइम-2 (ACE2) रिसेप्टर-बाइंडिंग डोमेन (आरबीडी), और न्यूक्लियोकैप्सिड (एनसीडी) दोनों का पता लगा सकता है । परख लक्षण शुरुआत से ≥21 दिनों में प्राप्त सीरम में IgG के लिए एक सार्स-CoV-2 संदर्भ परख के लिए तुलनीय प्रदर्शन किया है दिखाया गया था, लेकिन लक्षण शुरुआत से ≤५ दिनों में एकत्र नमूनों के साथ उच्च संवेदनशीलता थी । इसके अलावा, एक बेअसर परख प्रारूप में घुलनशील ACE2 का उपयोग कर, एंटीबॉडी बाध्यकारी के निषेध एस और आरबीडी के लिए प्रदर्शन किया गया था ।
COVID-19 महामारी तेजी से विकसित करने और तेजी से विकसित करने और तेजी से लागू करने में सक्षम होने के महत्व पर बल दिया है, उच्च थ्रूपुट, उच्च प्रदर्शन सीरोलॉजिकल परीक्षण है कि निदान और सार्स-CoV-2 जैसे उपन्यास रोगजनकों की निगरानी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । मल्टीप्लेक्स सीरोलॉजिकल परीक्षण एक महामारी में बेहद उपयोगी हो सकता है, क्योंकि यह एक साथ कई एंटीजन के लिए एंटीबॉडी का विश्लेषण कर सकता है, जो जीव में परिवर्तनशीलता और संक्रमण के लिए मेजबान प्रतिक्रिया के लिए व्यापक रोगजनक कवरेज और नियंत्रण प्रदान करता है। एक मल्टीप्लेक्स फ्लोरोसेंट मनका आधारित परख का विकास, सार्स-सीओवी-2 आईजीजी 3फ्लेक्स (3फ्लेक्स), जो स्पाइक (एस) प्रोटीन के लिए एंटीबॉडी का पता लगा सकता है, स्पाइक एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम-2 (ACE2) रिसेप्टर-बाध्यकारी डोमेन (आरबीडी), और न्यूक्लियोकैप्सिड (एनसी) सार्स-सीओवी-2 कीरिपोर्टकी गई थी । 3Flex लक्षण शुरुआत से ≥21 दिनों में प्राप्त सीरम के लिए एक संदर्भ सार्स-CoV-2 IgG परख के लिए तुलनीय प्रदर्शन किया है दिखाया गया था, लेकिन लक्षण शुरुआत से ≤५ दिनों में एकत्र नमूनों के साथ उच्च संवेदनशीलता थी । इसके अतिरिक्त, एक बेअसर परख प्रारूप में घुलनशील ACE2 का उपयोग कर एस और आरबीडी एंटीजन के लिए एंटीबॉडी बाइंडिंग के अवरोध का प्रदर्शन किया गया था। मल्टीप्लेक्स मनका आधारित प्रौद्योगिकी को मल्टीप्लेक्स सीरोलॉजिकल परीक्षण के लिए एक सिद्ध तकनीक के रूप में व्यापक रूप से अपनाया गया है और बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग के लिए अलग फायदे हैं, जिनमें कम समय-से-परिणाम, छोटे नमूना आवश्यकताएं, और कम श्रम2,3,4शामिल हैं।
हाल ही में, एक नया प्रवाह विश्लेषण उपकरण उपलब्ध हो गया है जो पिछले काम1में प्रदर्शित सिस्टम की एक ही उच्च-प्लेक्स, उच्च-थ्रूपुट क्षमता प्रदान करता है, लेकिन दो रिपोर्टर चैनलों के अतिरिक्त लाभ के साथ। एक ही प्रतिक्रिया में दो फ्लोरोसेंट रिपोर्टर संकेतों को मापने की क्षमता प्रत्येक नमूने के लिए प्रति विश्लेषण दो परिणामों के मूल्यांकन की अनुमति देती है और आइसोटाइपिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है, जिसे आमतौर पर अलग-अलग प्रतिक्रिया कुओं में किया जाना चाहिए5। दोहरी रिपोर्टर क्षमता आधे नमूना मात्रा आवश्यकताओं के साथ आधे के रूप में कई प्रतिक्रिया कुओं में प्रत्येक नमूने के लिए दो बार डेटा प्रदान करता है, और इस तरह एकल रिपोर्टर सिस्टम पर एक स्पष्ट लाभ है । यह अध्ययन मानक सीरोलॉजिकल परख प्रोटोकॉल का विवरण देता है और एक बेअसर परख के अनुकूलन का वर्णन करता है। इसके अतिरिक्त, इस रिपोर्ट में एक दोहरी रिपोर्टर सीरोलॉजिकल परख के लिए एकल रिपोर्टर परख के रूपांतरण का वर्णन है, और बाद में, एक दोहरी रिपोर्टर बेअसर परख, एक साथ दोनों आईजीजी और IgM isotypes के बेअसर एंटीबॉडी को मापने के लिए सार्स-CoV-2 एस, RBD, और नेकां एंटीजन के खिलाफ । परख प्रोटोकॉल का एक दृश्य सिंहावलोकन चित्र 1में प्रदान किया गया है ।
इस अध्ययन ने एक मल्टीप्लेक्स फ्लोरोसेंट माइक्रोस्फीयर परख, 3फ्लेक्स की कार्यक्षमता का विस्तार किया, जो सार्स-सीओवी-21द्वारा संक्रमण के लिए आईजीजी प्रतिक्रिया का गुणात्मक आकलन करता है। जबकि COVID-19 के लिए कई सीरोलॉजिकल परख एक ही एंटीजन का पता लगाते हैं, यह परख एक साथ एस, आरबीडी और एनसी एंटीजन का मूल्यांकन करती है, और इसमें एक आंतरिक एंटीबॉडी आइसोटाइप नियंत्रण7शामिल है। इसके अलावा, ACE2 का उपयोग सार्स-सीओवी-2 को बेअसर एंटीबॉडी टाइटर्स का पता लगाने के लिए एक संकेतक के रूप में किया जाता है।
संक्रमित और टीका लगाए गए व्यक्तियों के बीच प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के साथ भेदभाव करने के लिए भविष्य में बहु-एंटीजन परख विशेष रूप से उपयोगी हो सकती है। सार्स-CoV-2 के साथ, यदि केवल एस और आरबीडी एंटीबॉडी का मूल्यांकन किया जाता है, तो यह विचार करना असंभव होगा कि क्या यह पिछले संक्रमण के कारण था या टीकाकरण एंटीबॉडी प्रतिक्रिया के लिए। वर्तमान में उपयोग में आने वाले टीकों में से कोई भी एनसी एंटीजन को लक्षित नहीं करता है, इसलिए एस/आरबीडी और एनसी एंटीजन का मूल्यांकन करके, पिछले वायरल संक्रमण (एनसी-और एस/आरबीडी-पॉजिटिव) को टीकाकरण प्रतिक्रिया (एस/आरबीडी-पॉजिटिव) से अलग करना संभव है; नेकां नकारात्मक) ।
वर्तमान अध्ययन में, 3फ्लेक्स सीरोलॉजिकल और बेअसर परख (वर्ग 5 और 6) को एक नए दोहरे रिपोर्टर प्रवाह विश्लेषण उपकरण (वर्ग 7 और 8) पर स्थानांतरित कर दिया गया था। मनका आधारित मल्टीप्लेक्स परख के लिए विशिष्ट इम्यूनोसे प्रोटोकॉल मानक एलिसा प्रोटोकॉल के समान हैं, नमूना इनक्यूबेशन के लिए तुलनीयकदम के बाद, एंटीबॉडी का पता लगाने इनक्यूबेशन/ पिछले अध्ययनों से यह भी पता चला है कि कैसे मानक एलिसा परख को मनका आधारित मल्टीप्लेक्सिंग प्लेटफॉर्म9में स्थानांतरित किया जा सकता है ।
परख प्रोटोकॉल मूल पूर्ववर्ती एकल रिपोर्टर साधन से नए दोहरे रिपोर्टर प्रणाली के लिए स्थानांतरित किया जा सकता है, के रूप में परीक्षण के नमूनों और नियंत्रण के लिए प्राप्त परिणामों द्वारा दिखाया गया है(चित्रा 4 और चित्रा 5)। सीरोलॉजिकल परख में, सभी सकारात्मक सीरम नमूनों ने एक उच्च नमूना कमजोर पड़ने और कम पहचान एंटीबॉडी एकाग्रता दोनों के अनुरूप संकेत में एक विशेषता खुराक-उत्तरदायी कमी का प्रदर्शन किया, जबकि नकारात्मक नमूनों के लिए संकेत पृष्ठभूमि के स्तर पर बने रहे। इसी तरह, बेअसर परख के लिए, एस और आरबीडी के लिए संकेतों को कम करना, लेकिन नेकां नहीं, ACE2 प्रतियोगी की बढ़ती सांद्रता से मेल खाती है, जबकि आईजीजी छीन लिया सीरम ACE2 के अलावा से बहुत कम प्रभावित था । सीरम नमूने के अलावा (जैसा कि वर्ग 6 और 8 में वर्णित) के अलावा से पहले 2 मिनट के लिए ACE2 के साथ मोतियों को पूर्व-इनक्यूबेटिंग करना, एक ही समय में ACE2 और सीरम के साथ मोतियों के संयोजन की तुलना में भी किया गया था और परिणामों में थोड़ा अंतर उत्पन्न किया गया था (डेटा नहीं दिखाया गया)। हालांकि, क्योंकि मोतियों के साथ प्राप्त परिणाम प्लस ACE2 पूर्व इनक्यूबेशन कदम अधिक सुसंगत थे, यह अंतिम प्रक्रिया बेअसर परख प्रोटोकॉल (वर्ग 6 और 8) के लिए अपनाया गया था ।
क्योंकि दोहरी रिपोर्टर प्रणाली एक दूसरे फ्लोरोसेंट रिपोर्टर चैनल को शामिल किया गया है, दोनों परख isotyping परख में परिवर्तित करने के लिए एक साथ दोनों IgG और IgM प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए किया गया । फ्लो एनालाइजर की दोहरी रिपोर्टर कार्यक्षमता प्रत्येक नमूने के लिए मल्टीप्लेक्स में प्रत्येक विश्लेषण के लिए दो रिपोर्टर डिटेक्शन रिएजेंट्स से फ्लोरोसेंट संकेतों के संग्रह की अनुमति देती है, जो एक परख में प्रति नमूने उत्पन्न डेटा को प्रभावी ढंग से दोगुना कर देता है। दोहरे रिपोर्टर परख प्रोटोकॉल के विकास और अनुकूलन के लिए, कई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रिपोर्टर रंगों और डिटेक्शन एंटीबॉडी का मूल्यांकन नए RP2 चैनल(चित्रा 7 और चित्रा 8)के लिए किया गया था ताकि उपलब्ध सर्वोत्तम विकल्प (एस) का निर्धारण किया जा सके। डीएल 405 रिपोर्टर डाई के साथ संयुग्म विरोधी आईजीएम एंटीबॉडी ने आरपी2 चैनल(चित्रा 7)में अच्छा प्रदर्शन नहीं किया, इसलिए एसएएएसबी के साथ बायोटिन एंटी-आईजीजी का मूल्यांकन बाद में आरपी2 चैनल(चित्रा 8)में पता लगाने के लिए किया गया। आईजीजी और आईजीएम बेअसर एंटीबॉडी का एक साथ पता लगाने के लिए सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन संयोजन निर्धारित करने के लिए दोहरे रिपोर्टर बेअसर परख(तालिका 1 और चित्रा 9)में RP1 और RP2 डिटेक्शन रिएजेंट्स के तीन संयोजनों की तुलना की गई । जबकि पीई-एंटी आईजीएम और डीएल 549 एंटी-आईजीएम का उपयोग करके आरपी 1 चैनल के बीच सिग्नल तीव्रता में महत्वपूर्ण अंतर थे, लेकिन ACE2 द्वारा प्रतिशत बाध्यकारी अवरोध के माप में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था।
वर्तमान विधि और इस अध्ययन के लिए कई सीमाएं स्वीकार कर रहे हैं । सबसे पहले, विधि विकास और अनुकूलन में परीक्षण और उपयोग किए गए नमूनों को 8-11 नमूनों के सेट तक सीमित किया गया था। विधि को पूरी तरह से अनुकूलित करने के लिए विस्तारित अध्ययनों में अधिक नमूनों की जांच की जाएगी। दूसरा, रिपोर्टर फ्लोरोफोरस और रिपोर्टर जोड़ों की सीमित संख्या का परीक्षण किया गया । सभी संभव संयोजनों में सभी उपलब्ध संवाददाताओं का आगे परीक्षण यह निर्धारित करेगा कि इस विधि में कौन से अभिकर्षकों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। बायोटिन के लिए संजीदेबी एंटी-आईजीजी एंटीबॉडी बीवी ४२१ रिपोर्टर के साथ संजीदेबी से अलग था । इसलिए, हालांकि बीवी 421 एंटी-आईजीजी के लिए सिग्नल तीव्रता में परिवर्तनशीलता मौजूद थी, यह एंटीबॉडी की विशिष्टता के कारण हो सकता है और रिपोर्टर डाई से संबंधित नहीं हो सकता है। अन्य उपलब्ध बीवी 421-संयुग्मित एंटीबॉडी का परीक्षण करना एक अन्य एंटीबॉडी की पहचान कर सकता है जो आरपी2 चैनल में अच्छा प्रदर्शन करेगा। भविष्य के अध्ययन भी क्रमशः RP1 और RP2 में पता लगाने के लिए बीवी ४२१ एंटी ह्यूमन आईजीजी के साथ पीई एंटी-आईजीएम के संयोजन का मूल्यांकन करेंगे । पिछले, यहां तक कि साधन की दोहरी रिपोर्टर क्षमता के साथ, परख प्रतिक्रिया प्रति दो आइसोटाइप (दो पैरामीटर) तक सीमित हैं। यदि अतिरिक्त आइसोटाइप को मापा जाना है या पूर्ण आइसोटाइपिंग वांछित है, तो एक ही दो रिपोर्टर चैनलों का उपयोग करके अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं को अलग कुओं में चलाने की आवश्यकता होगी ।
मनका आधारित मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक नियमितप्रयोगशाला कार्यप्रवाह3,4,10में आसान कार्यान्वयन के साथ तेजी से और लचीला परख डिजाइन के लिए अनुमति देता है। इस अध्ययन में पहले वर्णित 3Flex सीरोलॉजिकल और बेअसर परख सार्स के लिए एक एकल रिपोर्टर के साथ IgG मापने के लिए एक प्रवाह विश्लेषण प्रणाली पर पर, या मामूली संशोधन के साथ, एक साथ दोनों IgG और IgM प्रतिक्रियाओं को मापने में आसानी का प्रदर्शन दो संवाददाताओं का उपयोग कर । ड्यूल रिपोर्टर विकल्प एकल रिपोर्टर प्लेटफार्मों पर स्पष्ट लाभ है क्योंकि यह नमूना प्रति दो बार के रूप में अधिक डेटा प्रदान कर सकते हैं, आधे नमूना मात्रा का उपयोग कर, और प्रतिक्रिया कुओं की आधी संख्या में । उपयुक्त रिपोर्टर रंगों और पता लगाने एंटीबॉडी के साथ, आइसोटाइपिंग परख आसानी से विकसित किया जा सकता है और दोहरी रिपोर्टर प्रवाह विश्लेषण उपकरण पर प्रदर्शन किया जा सकता है।
The authors have nothing to disclose.
इस रिपोर्ट को ल्यूमिनेक्स कॉर्पोरेशन (ऑस्टिन, TX) द्वारा वित्त पोषित किया गया था। लेखक वैज्ञानिक संपादन सहायता के लिए मैथ्यू सिल्वरमैन पीएचडी (बायोमेडिकल पब्लिशिंग सॉल्यूशंस, डेलरे बीच, एफएल) का शुक्रिया अदा करते हैं।
ACE2 (human) (rec.) | AdipoGen Life Sciences | AG-40B-0192-3050 | |
Biotin-SP (long spacer) AffiniPure Goat Anti-Human IgG, Fcγ fragment specific | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 109-065-098 | |
Bovine Serum Albumin | MilliporeSigma | A7888 | Sigma-Aldrich |
Branson 1800 Cleaner/water bath sonicator | Various | ||
Brilliant Violet 421 AffiniPure Donkey Anti-Human IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 709-675-149 | |
Corning 96-well Black Flat Bottom Polystyrene NBS Microplate | Corning | 3650 | |
Corning 96-well Microplate Aluminum Sealing Tape, Nonsterile | Corning | 6570 | |
DyLight 405 AffiniPure Goat Anti-Human IgM, Fc5μ fragment specific | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 109-475-043 | |
DyLight 549 AffiniPure F(ab')2 Goat Anti-Human IgM Fc5μ specific | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 109-506-129 | Discontinued but available from multiple vendors |
eBioscience Streptavidin Super Bright 436 Conjugate | ThermoFisher Scientific | 62-4317-82 | |
Fisherbrand Incubating Microplate Shaker | ThermoFisher Scientific | 02-217-757 | Fisher Scientific |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, PE | ThermoFisher Scientific | P-2771MP | |
Luminex Magnetic Plate Separator | Luminex Corporation | CN-0269-01 | |
MagPlex beads | Luminex Corporation | MC100XX-ID | |
PE AffiniPure F(ab')2 Goat Anti-Human IgM Fc5μ specific | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 109-116-129 | |
Phosphate Buffered Saline | MilliporeSigma | P3813 | Sigma-Aldrich |
SARS Nucleocapsid Protein Antibody | Novos Biologicals | NB100-56683 | Unconjugated, rabbit, polyclonal, Protein G purified |
SARS Nucleocapsid Protein Antibody | Novos Biologicals | NB100-56049 | Unconjugated, rabbit, polyclonal, Protein A purified |
SARS Spike Protein Antibody | Novos Biologicals | NB100-56047 | Unconjugated, rabbit, polyclonal, Protein G purified |
SARS Spike Protein Antibody | Novos Biologicals | NB100-56048 | Unconjugated, rabbit, polyclonal, Protein G purified |
SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike S1 Antibody, Rabbit MAb | SinoBiological | 40150-R007 | |
Sodium Azide | MilliporeSigma | S2002 | Sigma-Aldrich |
Streptavidin, R-Phycoerythrin Conjugate (SAPE) | ThermoFisher Scientific | S21388 | premium grade |
Tube Revolver/ Rotator | ThermoFisher Scientific | 88881001 | |
TWEEN 20 | MilliporeSigma | P9416 | Sigma-Aldrich |
xMAP Antibody Couplng Kit | Luminex Corporation | 40-50016 | |
xMAP INTELLIFLEX DR-SE | Luminex Corporation | INTELLIFLEX-DRSE-RUO |