真面目な血清学:COVID19抗体検査について理解する

COVID19抗体検査について解説します。

COVID-19が米国で広がっていることから、政策立案者や、元FDAチーフであるScott Gottlieb氏をはじめとする公衆衛生の専門家は、発症を追跡・管理するための検査を増やすよう呼びかけています。急性感染症に対するRT-PCR検査の拡充に加えて、今後のSARS-CoV-2感染に対する免疫を獲得した可能性のある人を評価する血清学的検査の必要性が挙げられます。これらの検査では、コロナウイルスタンパク質をベイトにして、SARS-CoV-2に対する中和抗体を持つ人々を同定します。

何百もの企業が様々な品質の血清学的検査を開発していますが、FDAは最近、12の検査のパフォーマンスデータを発表しました。このFDA文書には多くの種類の検査が挙げられていますが、これらはどのように機能するのでしょうか?また、それぞれの検査にはどのような制限があるのでしょうか?

主なCOVID-19抗体検査の種類

タイプ 利点 欠点
ELISA

- 新しい技術よりも開発が簡単

- 診断が非常に確立している

- 感度が低い

- 遅い

- スループットが低い

CMIA

- 感度が高い

- バックグランドが低い

- 自動化可能およびスループットが高い

- 迅速な結果

- 高い偽陽性率
Lateral Flow

- 実施と解釈が簡単

- 室温での安定性

- 高い偽陽性/陰性率

- 定量的ではなく定性的

ELISA抗体検査によるCOVID-19検出

ELISA(酵素結合免疫吸着測定法)は、サンプル中の分析物を定量するための最も簡単な技術です。ELISAは通常、捕捉剤でコーティングされた96ウェルプレートで、ほとんどの場合、分析対象物に対するポリクローナル抗体です。COVID-19血清学的検査では、これらはフラグメントまたは完全な組換えウイルスタンパク質です。サンプルがインキュベートされると、捕捉剤が結合し、サンプルから分析物を分離します。洗浄して不要な分子を除去した後、検出剤を添加します。検出剤は、通常、西洋ワサビペルオキシダーゼのような酵素にコンジュゲートした分析物に対するモノクローナル抗体です。COVID-19血清学的検査では、これらは、別の組換えタンパク質、または酵素にコンジュゲートした抗イムノグロブリン抗体である場合があります。酵素の基質を添加することで、基質量に比例した比色信号が得られ、定量が可能になります。

この手法は古い技術であるため、開発や品質管理のためのプロトコルが確立されていることが大きなメリットです。また、医学的診断にもよく使われる手法なので、ほとんどの臨床検査室に対応しています。

しかし、ELISAは、新しい技術に比べて感度が低い傾向にあります。また、手作業や多額の時間投資を必要とします。その結果、低スループットになります。

市販されている例としては、Bio-Rad社のPlatelia SARS-CoV-2 Total Abがあり、これはヌクレオカプシドタンパクに対する抗体を検査するものです。この検査では、組換えヌクレオカプシドでコーティングされたプレートを使用し、ペルオキシダーゼを有する組換えヌクレオカプシドを検出剤として使用します。血清学的検査では、CLIA(化学発光免疫アッセイ)がよく利用されています。その背後にある原理はELISAと非常によく似ていますが、これらは測定に比色反応ではなく化学発光反応を使用します。化学発光系は、比色系に比べて高いダイナミックレンジと高い感度を有しています(PMID:20201791)。

CMIAによるCOVID-19抗体検査

血清学的検査のもう一つの方法として、CMIA(化学発光微粒子免疫アッセイ)があります。このアッセイでは、捕捉剤はプレート上にコーティングされるのではなく、常磁性微粒子に結合されています。洗浄後、化学発光性コンジュゲートを有する検出剤を添加します。免疫複合体を形成し、洗浄した後、化学発光性コンジュゲートの他の成分を添加し、得られたシグナルを読み取って定量に使用します。

この方法は、ELISAに比べていくつかの利点があります。第一に、微粒子に結合できる表面積がマイクロプレートウエルよりも大きいため、ELISAよりも高感度です。第二に、バックグランドが低い点です。粒子は常磁性体であるため、磁場を印加することで、サンプル中の不要分子から免疫複合体を効率的に分離することができます。第三に、検査全体を自動化することができ、ELISAよりもインキュベーションの時間が短いという点です。

残念ながら、感度が高くなると偽陽性の確率が高くなり、特定の状況下ではこの方法が問題となることがあります(PMID:28614239)。

COVID-19抗体のラテラルフロー検査

ラテラルフローアッセイは、クロマトグラフィー検査です。このアッセイでは、サンプルは、簡単なYES/NOの測定が可能な特殊なストリップを通り抜けます。サンプルは最初に、蛍光体、金、または他のタグに結合したベイトを含むコンジュゲートパッドを通過します。その後、免疫複合体は、それらを固定化する捕捉抗体のラインを通過します。1つのラインにおいて免疫複合体の濃度が、読み取り可能な信号を生成します。残りのサンプルは、抗体の最終ラインを通過し、内部的な陽性コントロールを生成します。

この検査の大きな利点は、簡便性です。測定によっては、自宅でもポイント・オブ・ケアでも使用できる可能性があります。さらに、ラテラルフロー検査は室温で安全な場合が多いです。

この簡便性は、諸刃の剣です。現時点では、中和抗体の存在を合理的に結論づけるのに必要な結合のレベルは不明です。これにより、偽陽性や偽陰性になりやすい検査となります。

このタイプの一例は、Cellex社のqSARS-CoV-2 IgG/IgM Rapid Testです。このコンジュゲートパッドには、スパイクおよびコロイド状の金にコンジュゲートされたヌクレオカプシド組換えタンパク質が含まれています。この検査には、2セットの捕捉抗体が含まれています。第1のセットはIgG抗体であり、第2のセットはIgM抗体です。コロイド金にコンジュゲートされた組換えタンパク質に結合した中和抗体は、捕捉抗体ラインで固定化・濃縮されると、濃い赤色を呈します。

プロテインテック社のIgG/IgM/IgA抗体

血清学的検査の多くは、大規模に生成しやすく、多様な抗体を識別できることから、検出剤として共役免疫グロブリン抗体を使用しています。

プロテインテック社は、コンジュゲーションやプレートコーティングを可能にするキャリアフリーの形で、IgG/IgM/IgA抗体をバルクで提供しています。

プロテインテック社のIgM、IgA、IgGポートフォリオ

カタログ番号 製品名 アプリケーション 反応種 文献
60099-1-Ig Human IgA Monoclonal Antibody WB, IHC, IF, ELISA human 1
66484-1-Ig human IgM Monoclonal antibody WB, IHC, IF human  
CL488-66484 CL488-human IgM Monoclonal antibody WB, IHC, IF human  
CL594-66484 CL594-human IgM Monoclonal antibody WB, IHC, IF human  
11016-1-AP human IgM Polyclonal antibody WB, IHC human  
10284-1-AP Rabbit Anti-Human IgG WB, IHC human  
HRP-66484 HRP-Conjugated Human IgM Antibody WB, ELISA human  
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Posted:
2 June, 2020

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