Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S

Elecsys Packung
Immunoassay zur Quantifizierung von Antikörpern gegen das Spike-Protein von SARS-CoV-2

Der Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S ist ein Immunoassay zur Quantifizierung von Antikörpern (einschliesslich IgG) gegen die Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des Spike(S)-Proteins von SARS-CoV-2 in Humanserum und -plasma in vitro. Der Assay verwendet ein rekombinantes Protein, das die RBD des S-Antigens darstellt, in einem Doppelantigen-Sandwich-Testformat und ermöglicht so den Nachweis von Antikörpern mit hoher Affinität gegen SARS-CoV-2. Der Test ist als Hilfsmittel zur Beurteilung der adaptiven humoralen Immunantwort gegen das S-Protein von SARS-CoV-2 bestimmt.31

Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S

SARS-CoV-2: Struktur, Übertragung und Nachweis des Virus im Überblick

 

SARS-CoV-2, der Erreger der Coronavirus-Erkrankung 2019 (COVID-19), ist ein umhülltes, einzelsträngiges RNA-Betacoronavirus. Sieben Coronaviren wurden als Erreger von Infektionen beim Menschen identifiziert. Sie verursachen einfache Erkältungen bis hin zu einem schweren respiratorischen Syndrom.1

SARS-CoV-2 wird hauptsächlich durch Tröpfcheninfektion (Atemtröpfchen und Aerosole) übertragen.2,3 Die Inkubationszeit von der Infektion bis zu einer nachweisbaren Viruslast im Wirt liegt üblicherweise zwischen zwei und 14 Tagen.4,5 Die Nachweisbarkeit der Viruslast kann mit dem Auftreten klinischer Anzeichen und Symptome einhergehen, wenngleich ein erheblicher Anteil der Infizierten asymptomatisch oder lediglich leicht symptomatisch bleibt.6-8 Der Zeitraum, in dem eine Person mit COVID-19 infektiös ist, ist noch nicht eindeutig geklärt, es ist jedoch gut beschrieben, dass sowohl symptomatische als auch asymptomatische und präsymptomatische Personen das Virus weitergeben.9-11

 

Coronavirus-Genome codieren 4 Hauptstrukturproteine: Spike (S), Hülle (E), Membran (M) und Nukleokapsid (N). Das S-Protein ist ein sehr grosses Transmembranprotein, das sich zu Trimeren zusammensetzt und so die charakteristischen Stacheln bzw. Spikes an der Oberfläche von Coronaviren bildet. Jedes S-Monomer besteht aus einer N-terminalen S1-Untereinheit und einer membranproximalen S2-Untereinheit. Das Virus gelangt durch Bindung des S-Proteins an den Angiotensin-Converting-Enzym-2- bzw. ACE2-Rezeptor in die Wirtszelle. Dieser Rezeptor ist auf der Oberfläche zahlreicher Zelltypen vorhanden, beispielsweise auf alveolären Zellen vom Typ II in der Lunge und auf Epithelzellen in der Mundschleimhaut.12,13 Mechanistisch gesehen bindet die Rezeptorbindungsdomäne (RBD) der S1-Untereinheit an den ACE2-Rezeptor.14,15

Bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 erzeugt der Wirt normalerweise eine Immunantwort gegen das Virus, unter anderem mit Bildung spezifischer Antikörper gegen Virusantigene. Offensichtlich erscheinen IgM- und IgG-Antikörper gegen SARS-CoV-2 fast gleichzeitig im Blut.16 Es gibt erhebliche interindividuelle Unterschiede bezüglich der Menge und des chronologischen Erscheinens von Antikörpern bei COVID-19-Patienten. Generell kommt es allerdings nach ungefähr zwei Wochen zur Serokonversion.17-20

Nach einer Infektion oder Impfung nimmt die Stärke der Bindung von Antikörpern an Antigene mit der Zeit zu – ein Vorgang, der als Affinitätsreifung bezeichnet wird.21. Hochaffine Antikörper können eine Neutralisation hervorrufen, indem sie bestimmte Virusepitope erkennen und daran binden22,23. Es wurden Antikörper gegen SARS-CoV-2 mit starker Neutralisationskapazität nachgewiesen, deren Potenz besonders hoch ist, wenn sie gegen die RBD gerichtet sind.24-27 Derzeit befinden sich zahlreiche Impfstoffe gegen COVID-19 in der Entwicklung. Viele davon zielen darauf ab, eine Immunantwort gegen die RBD hervorzurufen.28-30

Struktur des SARS-CoV-2-Spike-Proteins und Bindung an den Wirtsrezeptor

Darstellung der Struktur des Spike-Proteins

Klinische Sensitivität31

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Klinische Sensitivität31

Es wurden insgesamt 1’610 Proben von 402 symptomatischen Patienten (darunter 297 Proben von 243 Spitalpatienten) mit einer PCR-bestätigten SARS-CoV-2-Infektion mit dem Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S Assay getestet. Eine oder mehrere aufeinanderfolgende Proben dieser Patienten wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach der PCR-Bestätigung entnommen.

Bei 1’423 der getesteten Proben lag das Datum der Probennahme mindestens 14 Tage nach der Diagnose mittels PCR. Von diesen 1’423 Proben hatten 1’406 im Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S Assay ein Ergebnis von ≥ 0,8 E/ml und wurden daher als positiv eingestuft. Somit ergab sich in dieser Probenkohorte eine Sensitivität von 98,8 % (95 %-KI: 98,1–99,3 %).

Tage nach Bestätigung per PCR

Tage nach Bestätigung per PCR N Nicht reaktiv Sensitivität (95 %-KI*)
0–6 Tage 35 4 88,6 % (73,3–96,8 %)
7–13 Tage 152 22 85,5 % (78,9–90,7 %)
14–20 Tage 130 14 89,2 % (82,6–94,0 %)
21–27 Tage 176 3 98,3 % (95,1–99,7 %)
28–34 Tage 197 0 100 % (98,1–100 %)
≥ 35 Tage 920 0 100 % (99,6–100 %)
* Konfidenzintervall
Grafik Tage nach Bestätigung mittels PCR

Analytische Spezifität 31

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Analytische Spezifität 31

Es wurden insgesamt 1’100, vor Oktober 2019 entnommene und potentiell kreuzreaktive Proben, darunter Anti-MERS-CoV-positive Proben, Proben von Personen mit Erkältungssymptomen und Proben von Personen, bei denen bestätigt wurde, dass sie mit einem der vier Erkältungs-Coronaviren infiziert sind, mit dem Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S Assay getestet. Die Gesamtspezifität in dieser Kohorte potentiell kreuzreaktiver Proben betrug 100 % (95 %-KI: 99,7–100 %).

Kohorte N Reaktiv Spezifität (95 %-KI)
MERS-CoV* 7 0 100 % (59,0–100 %)
Erkältungspanel** 21 0 100 % (83,4–100 %)
Coronaviruspanel*** 94 0 100 % (96,2–100 %)
Andere potentiell kreuzreaktive Proben****   978 0 100 % (99,6–100 %)
Gesamt 1’100   0 100 % (99,7–100 %)  
* positiv für IgG-Antikörper gegen die Untereinheit S1 des Spike-Proteins des mit dem Middle East Respiratory-Syndrom im Zusammenhang stehenden Coronavirus (MERS-CoV)
** 40 Proben von Personen mit Erkältungssymptomen, die vor Oktober 2019 entnommen wurden
*** von Personen mit früherer, durch Antigentests bestätigter Infektion mit Coronavirus HKU1, NL63, 229E oder OC43
**** präpandemische Proben mit Reaktivität für verschiedene andere Indikationen, bei denen das Potential unspezifischer Interferenzen erhöht sein könnte

Klinische Spezifität 31

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Klinische Spezifität 31

Es wurden insgesamt 5’991, vor Oktober 2019 entnommene Proben aus der Routinediagnostik und von Blutspendern mit dem Elecsys® Anti-SARSCoV-2 S Assay getestet. Die Gesamtspezifität in dieser Kohorte von vor der Pandemie gewonnenen Proben betrug 99,98 % (95 %-KI: 99,91–100 %).

Kohorte N Reaktiv Spezifität (95 %-KI)
Routinediagnostik  2’528  0 100 % (99,85–100 %)
US-Blutspender 2’713 1 99,96 % (99,79–100 %)
Afrikanische Blutspender 750 0 100 % (99,51–100 %)
Gesamt 5’991 1 99,98 % (99,91–100 %) 

Korrelation mit Serumneutralisation 31

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Korrelation mit Serumneutralisation 31

Der Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S Assay wurde anhand von 15 klinischen Proben von einzelnen Patienten mit einem VSV-basierten Pseudoneutralisationsassay32 verglichen.

       Pseudoneutralisation       
  Positiv Nicht eindeutig Negativ Gesamt
Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S ≥ 0,8 E/ml 12 0 0 12
< 0,8 E/ml 1 1 1 3
Gesamt 13 1 1 15
Prozentuale positive Übereinstimmung 92,3 % (95 %-KI: 63,97–99,81 %)
Geschätzter Markerverlauf bei einer SARS-CoV-2-Infektion33

  1. Ye, Z.-W. (2020). Int J Biol Sci. 16(10), 1686-97.
  2. Weltgesundheitsorganisation (2020). Verfügbar auf: https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/transmission-of-sars-cov-2-implications-for-infection-prevention-precautions.
  3. Zhu, N. et al. (2020). N Engl J Med. 20, 382(8), 727-33.
  4. Chan, J.F.-W. et al. (2020). Lancet. 15, 395(10223), 514-23.
  5. Lauer, S.A. et al. (2020). Ann Intern Med. 172(9), 577-582.
  6. Zhou, R. et al. (2020). Int J Inf Dis. 96, 288-90.
  7. He, X. et al. (2020). Nat Med. 26(5), 672-5.
  8. Mizumoto, K. et al. (2020). Euro Surveill. 25(10), pii=2000180.
  9. Gao, M. et al. (2020). Respir Med. 169, 106026.
  10. Yu, P. et al. (2020). J Infect Dis. 221(11), 1757-61.
  11. Liu, Z. et al. (2020). Int J Inf Dis. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.06.036.
  12. Letko, M. et al. (2020). Nat Microbiol. 5(4), 562-9.
  13. Xu, H. et al. (2020). Int J Oral Sci. 24, 12(1), 1-5.
  14. Wrapp, D. et al. (2020). Science. 13, 367(6483), 1260-3.
  15. Hoffmann, M. et al. (2020). Cell. 16, 181(2), 271-280.e8.
  16. Centers for Disease Control and Prevention (2020). Verfügbar auf: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/resources/antibody-tests-guidelines.html.
  17. Long, Q. et al. (2020). medRxiv. https://doi.org/10.1101/2020.03.18.20038018.
  18. Lou, B. et al. (2020). Eur Respir J. 19, 2000763.
  19. Zhao, J. et al. Clin Infect Dis. ciaa344. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa344.
  20. Tuaillon, E. et al. (2020). J Inf. 81(2), e39-e45.
  21. Klasse, P.J. (2016). Expert Rev Vaccines 15(3), 295-311.
  22. Payne, S. (2017). Viruses: Chapter 6 – Immunity and Resistance to Viruses, Editor(s): Susan Payne, Academic Press, Pages 61-71, ISBN 9780128031094.
  23. Iwasaki, A. and Yang, Y. (2020). Nat Rev Immunol. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0321-6.
  24. Salazar, E. et al. (2020). bioRxiv 2020.06.08.138990; https://doi.org/10.1101/2020.06.08.138990.
  25. Klasse, P. and Moore, J.P. (2020). Elife. 2020, 9:e57877. doi:10.7554/eLife.57877.
  26. Premkumar, L. et al. (2020). Sci Immunol. 11, 5(48).
  27. Luchsinger, L.L. et al. (2020). medRxiv. https://doi.org/10.1101/2020.06.08.20124792
  28. Mukherjee, R. (2020). J Biosci. 45, 68. https://doi.org/10.1007/s12038-020-00040-7.
  29. Graham, B.S. (2020). Science. 368(6494), 945-6.
  30. Hotez, P.J. et al. (2020). Nat Rev Immunol. 20(6), 347-8.
  31. Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S. Packungsbeilage 2020-09, V1.0; Materialnummern 09289267190 und 09289275190.
  32. Meyer, B. et al. medRxiv. https://doi.org/10.1101/2020.05.02.20080879.
  33. Sethuraman, N. et al. (2020). JAMA. Online veröffentlicht am 06. Mai 2020. doi:10.1001/jama.2020.8259.
  34. To, K. et al. (2020). Lancet Infect Dis. 20(5), 565-74.
  35. Xiang, F. et al. (2020). Clin Infect Dis. pii: ciaa46. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa461.

Technische Spezifikationen des Systems

  • Testdauer

    18 Minuten

  • Testprinzip

    Doppelantigen-Sandwich-Assay in einem Arbeitsschritt

  • Rückverfolgbarkeit

    Interner Standard von Roche für Anti-SARS-CoV-2-S aus monoklonalen Antikörpern 1 nM dieser Antikörper entspricht 20 E/ml im Elecsys® Anti-SARS-CoV-2 S-Assay

  • Linearer Bereich

    0,4 bis 250 E/ml

  • Kalibrierung

    2 Punkte (separates CalSet)

  • Interpretation

    < 0,8 E/ml = nicht reaktiv, ≥ 0,8 E/ml = reaktiv

  • Probentypen

    Mit Standardprobennahmeröhrchen entnommenes Serum; Li-Heparin-, K2-EDTA-, K3-EDTA- und Natriumcitrat-Plasma

  • Probenvolumen

    20 μl cobas e 411 Analyzer, cobas e 601 Modul/cobas e 602 Modul
    12 µl cobas e 801 Modul

  • Stabilität im Gerät

    14 Tage

  • Laborpräzision bei positiven Proben

    cobas e 411 Analyzer: VK* 1,9–2,9 %
    cobas e 601 Modul/cobas e 602 Modul: VK 2,7–3,6 % 
    cobas e 801 Modul: VK 1,4–2,4 %