Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1177610.32607/actanaturae.11776Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleAn ELISA Platform for the Quantitative Analysis of SARS-CoV-2 RBD-neutralizing Antibodies As an Alternative to Monitoring of the Virus-Neutralizing ActivityИФА-платформа для количественного анализа RBD-нейтрализующих антител к SARS-CoV-2 как альтернатива мониторингу вируснейтрализующей активностиhttps://orcid.org/0000-0001-9447-996157201266735I-6532-20125840-5090KostinNikita N.КостинНикита Николаевич
Russian Federation

научный сотрудник, лаборатория Биокатализа

nkostin1@gmail.comBobikTatiana V.БобикТатьяна Владимировна
Russian Federation
bobik_tanya@mail.ruSkryabinGeorge A.СкрябинГеоргий Андреевич
Russian Federation
skryabin.george@gmail.comSimonovaMariya A.СимоноваМария Александровна
Russian Federation
marisimonova@gmail.comKnorreVera D.КнорреВера Дмитриевна
Russian Federation
vera.knorre@gmail.comAbrikosovaVictoria A.АбрикосоваВиктория Александровна
Russian Federation
abrikosova_victoria@rambler.ruMokrushinaYuliana A.МокрушинаЮлиана Анатольевна
Russian Federation
yuliana256@mail.ruSmirnovIvan V.СмирновИван Витальевич
Russian Federation
ivansmr@inbox.ruAleshenkoNatalia L.АлешенкоНаталья Леонидовна
Russian Federation
nl.aleshenko@gmail.comKruglovaNatalia A.КругловаНаталья Андреевна
Russian Federation
natalya.a.kruglova@yandex.ruMazurovDmitry V.МазуровДмитрий Вячеславович
Russian Federation
dvmazurov@yandex.ruNikitinAlexey E.НикитинАлексей Эдуардович
Russian Federation
Nikitinmd@mail.ruGabibovAlexander G.ГабибовАлександр Габибович
Russian Federation
gabibov@mx.ibch.ruShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНCentral Clinical Hospital of the Russian Academy of SciencesЦентральная клиническая больница РАНInstitute of Gene Biology Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена РАН291020221431091192507202224082022Copyright ©; 2022, Kostin N.N., Bobik T.V., Skryabin G.A., Simonova M.A., Knorre V.D., Abrikosova V.A., Mokrushina Y.A., Smirnov I.V., Aleshenko N.L., Kruglova N.A., Mazurov D.V., Nikitin A.E., Gabibov A.G.Copyright ©; 2022, Костин Н.Н., Бобик Т.В., Скрябин Г.А., Симонова М.А., Кнорре В.Д., Абрикосова В.А., Мокрушина Ю.А., Смирнов И.В., Алешенко Н.Л., Круглова Н.А., Мазуров Д.В., Никитин А.Э., Габибов А.Г.2022Kostin N.N., Bobik T.V., Skryabin G.A., Simonova M.A., Knorre V.D., Abrikosova V.A., Mokrushina Y.A., Smirnov I.V., Aleshenko N.L., Kruglova N.A., Mazurov D.V., Nikitin A.E., Gabibov A.G.Костин Н.Н., Бобик Т.В., Скрябин Г.А., Симонова М.А., Кнорре В.Д., Абрикосова В.А., Мокрушина Ю.А., Смирнов И.В., Алешенко Н.Л., Круглова Н.А., Мазуров Д.В., Никитин А.Э., Габибов А.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11776

Monitoring of the level of the virus-neutralizing activity of serum immunoglobulins ensures that one can reliably assess the effectiveness of any protection against the SARS-CoV-2 infection. For SARS-CoV-2, the RBD-ACE2 neutralizing activity of sera is almost equivalent to the virus-neutralizing activity of their antibodies and can be used to assess the level of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies. We are proposing an ELISA platform for performing a quantitative analysis of SARS-CoV-2 RBD-neutralizing antibodies, as an alternative to the monitoring of the virus-neutralizing activity using pseudovirus or “live” virus assays. The advantage of the developed platform is that it can be adapted to newly emerging virus variants in a very short time (1–2 weeks) and, thereby, provide quantitative data on the activity of SARS-CoV-2 RBD-neutralizing antibodies. The developed platform can be used to (1) study herd immunity to SARS-CoV-2, (2) monitor the effectiveness of the vaccination drive (revaccination) in a population, and (3) select potential donors of immune plasma. The protective properties of the humoral immune response in hospitalized patients and outpatients, as well as after prophylaxis with the two most popular SARS-CoV-2 vaccines in Russia, were studied in detail using this platform. The highest RBD-neutralizing activity was observed in the group of hospitalized patients. The protective effect in the group of individuals vaccinated with Gam-COVID-Vac vaccine was 25% higher than that in outpatients and almost four times higher than that in individuals vaccinated with the CoviVac vaccine.

Определение уровня вируснейтрализующей активности сывороточных иммуноглобулинов позволяет надежно оценивать защищенность человека от заражения SARS-CoV-2. В случае инфекции SARS-CoV-2 RBD-ACE2-нейтрализующая активность сывороток практически эквивалентна вируснейтрализующей активности их антител и может использоваться для оценки уровня нейтрализующих антител к SARS-CoV-2. Нами предложена ИФА-платформа для количественного анализа уровня RBD-нейтрализующих антител к SARS-CoV-2 как альтернатива мониторингу вируснейтрализующей активности псевдовирусами или «живыми» вирусами. Преимуществом разработанной платформы является возможность в кратчайшие сроки (1–2 недели) адаптировать методику к вновь появляющимся вариантам вируса и тем самым получать количественные данные по активности RBD-нейтрализующих антител к SARS-CoV-2. Разработанная платформа может быть использована для исследования популяционного иммунитета к SARS-CoV-2, мониторинга эффективности вакцинации (ревакцинации) населения и отбора потенциальных доноров иммунной плазмы. С использованием этой платформы детально изучены защитные свойства гуморального иммунного ответа у госпитализированных и амбулаторных пациентов, а также после профилактики двумя самыми популярными в РФ вакцинами против SARS-CoV-2. Наибольшая RBD-нейтрализующая активность наблюдалась в группе госпитализированных пациентов. Защитный эффект в группе вакцинированных Гам-КОВИД-Вак на 25% превышал эффект в группе амбулаторных пациентов и был почти в 4 раза выше, чем у вакцинированных КовиВак.

Gam-COVID-VacSputnik VCoviVacvirus-neutralizing activityantibodiesSARS-CoV-2COVID-19Гам-КОВИД-ВакСпутник VКовиВаквируснейтрализующая активностьантителаSARS-CoV-2COVID-19Министерствао науки и высшего образованияMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-15-2021-1049WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard https://covid19.who.intCalina D., Docea A.O., Petrakis D., Egorov A.M., Ishmukhametov A.A., Gabibov A.G., Shtilman M.I., Kostoff R., Carvalho F., Vinceti M., et al. // Int. J. Mol. Med. 2020. V. 46. P. 3–16.WHO COVID-19 vaccine tracker and landscape https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccinesShang J., Ye G., Shi K., Wan Y., Luo C., Aihara H., Geng Q., Auerbach A., Li F. // Nature. 2020. V. 581. P. 221–224.Guo Y., Huang L., Zhang G., Yao Y., Zhou H., Shen S., Shen B., Li B., Li X., Zhang Q., et al. // Nat. Commun. 2021. V. 12. P. 2623.Zhou X., Wang H., Ji Q., Du M., Liang Y., Li H., Li F., Shang H., Zhu X., Wang W., et al. // Protein & Cell. 2021. V. 12. № 10. P. 818–823.WHO/BS.2020.2403 Establishment of the WHO International Standard and Reference Panel for anti-SARS-CoV-2 antibody https://www.who.int/publications/m/item/WHO-BS-2020.2403Kristiansen P.A., Page M., Bernasconi V., Mattiuzzo G., Dull P., Makar K., Plotkin S., Knezevic I. // Lancet. 2021. V. 397. P. 1347–1348.Cantoni D., Mayora-Neto M., Temperton N. // Oxf. Open Immunol. 2021. V. 2. № 1. iqab005.Ferrara F., Temperton N. // Methods Protoc. 2018. V. 1. № 1. P. 8.Muruato A.E., Fontes-Garfias C.R., Ren, P., Garcia-Blanco M., Menachery V., Xie X., Shi. P. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 4059.Tan C.W., Chia W.N., Qin X., Liu P., Chen M.I., Tiu C., Hu Z., Chen V.C., Young B.E., Sia W.R., et al. // Nat. Biotechnol. 2020. V. 38. № 9. P. 1073–1078.Byrnes J.R., Zhou X.X., Lui I., Elledge S.K., Glasgow J.E., Lim S.A., Loudermilk R.P., Chiu C.Y., Wang T.T., Wilson M.R., et al. // mSphere. 2020. V. 5. № 5. Р. e00802–20.Logunov D.Y., Dolzhikova I.V., Zubkova O.V., Tukhvatulin A.I., Shcheblyakov D.V., Dzharullaeva A.S., Grousova D.M., Erokhova A.S., Kovyrshina A.V., Botikov A.G., et al. // Lancet. 2020. V. 396. P. 887–897.Kozlovskaya L.I., Piniaeva A.N., Ignatyev G.M., Gordeychuk I.V., Volok V.P., Rogova Y.V., Shishova A.A., Kovpak A.A., Ivin Y.Y., Antonova L.P., et al. // Emerging Microbes & Infections. 2021. V. 10. № 1. P. 1790–1806.Bobik T.V., Kostin N.N., Skryabin G.A., Tsabai P.N., Simonova M.A., Knorre V.D., Stratienko O.N., Aleshenko N.L., Vorobiev I.I., Khurs E.N., et al. // Acta Naturae. 2021. V. 13. P. 102–115.Kruglova N., Siniavin A., Gushchin V., Mazurov D. // Viruses. 2021. V. 13. P. 1133.Kostin N.N., Bobik T.V., Skryabin G.A., Simonova M.A., Mokrushina Y.A., Smirnov I.V., Balmasova I.P., Aleshenko N.L., Nikitin A.E., Chekhonin V.P., Gabibov A.G. Russian Federation patent application No. 2021140129 “Method for determining the activity of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies in the serum or plasma of people who have had COVID-19 or are vaccinated with vaccines for the prevention of a new coronavirus infection COVID-19, using a set of reagents for enzyme immunoassay containing a recombinant receptor-binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 surface glycoprotein S of the SARS-CoV-2 coronavirus and a recombinant human ACE2 receptor” (invention priority dated 12/31/21).Костин Н.Н., Бобик Т.В., Скрябин Г.А., Симонова М.А., Мокрушина Ю.А., Смирнов И.В., Балмасова И.П., Алешенко Н.Л., Никитин А.Э., Чехонин В.П., Габибов А.Г. Заявка на изобретение РФ № 2021140129 «Способ определения активности нейтрализующих антител к SARS-CoV-2 в сыворотке или плазме крови людей, перенесших COVID-19 или привитых вакцинами для профилактики новой коронавирусной инфекции COVID-19, с использованием набора реагентов для иммуноферментного анализа, содержащего рекомбинантный рецепторсвязывающий домен (RBD) поверхностного гликопротеина S коронавируса SARS-CoV-2 и рекомбинантный человеческий рецептор ACE2» (приоритет изобретения от 31.12.21).Lumley S.F., O’Donnell D., Stoesser N.E., Matthews P.C., Howarth A., Hatch S.B., Marsden B.D., Cox S., James T., Warren F., et al. // N. Engl. J. Med. 2021. V. 384(6). P. 533–540.Williams D.E. // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 9379.Murugesan M., Mathews P., Paul H., Karthik R., Mammen J.J., Rupali P. // PLoS One. 2022. V. 17. № 5. P. e0268797.Tomic A., Skelly D.T., Ogbe A., O’Connor D., Pace M., Adland E., Alexander F., Ali M., Allott K., Azim Ansari M., et al. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 1251.Guo Y., Huang L., Zhang G., Yao Y., Zhou H., Shen S., Shen B., Li B., Li X., Zhang Q. et al. // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 2623.Guo Y., Huang L., Zhang G., Yao Y., Zhou H., Shen S., Shen B., Li B., Li X., Zhang Q., et al. // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 2623.Zhou X., Wang H., Ji Q., Du M., Liang Y., Li H., Li F., Shang H., Zhu X., Wang W., et al. // Protein Cell. 2021. V. 12. № 10. P. 818–823.Chen D., Zhao Y., Li M., Shang H., Li N., Li F., Wang W., Wang Y., Jin R., Liu S., et al. // Theranostics. 2021. V. 11. № 4. P. 1901–1917.Bobik T.V., Kostin N.N., Skryabin G.A., Tsabai P.N., Simonova M.A., Knorre V.D., Mokrushina Y.A., Smirnov I.V., Kosolapova J.A., Vtorushina V.V., et al. // Pathogens. 2021. V. 10. P. 705.Avery D.T., Bryant V.L., Ma C.S., de Waal Malefyt R., Tangye S.G. // J. Immunol. 2008. V. 181. № 3. P. 1767–1779.Damelang T., Rogerson S.J., Kent S.J., Chung A.W. // Trends Immunol. 2019. V. 40. P. 197–211.Collins A.M., Jackson K.J.L. // Front. Immunol. 2013. V. 4. P. 235.Chu T.H., Patz E.F., Ackerman M.E. // MAbs. 2021. V. 13. P. 1882028.Bošnjak B., Stein S.C., Willenzon S., Cordes A.K., Puppe W., Bernhardt G., Ravens I., Ritter C., Schultze-Florey C.R., Gödecke N., et al. // Cell. Mol. Immunol. 2021. V. 18. № 4. P. 936–944.Chia W.N., Zhu F., Ong S.W.X., Young B.E., Fong S.-W., Le Bert N., Tan C.W., Tiu C., Zhang J., Tan S.Y., et al. // Lancet Microbe. 2021. V. 2. Р. e240–e249.Moriyama S., Adachi Y., Sato T., Tonouchi K., Sun L., Fukushi S., Yamada S., Kinoshita H., Nojima K., Kanno T., et al. // Immunity. 2021. V. 54. P. 1841–1852.