CN114371286A - 一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医学检测技术领域,尤其涉及一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法。该试剂盒基于中和抗体可以阻断RBD与ACE2结合的技术原理集合磁微粒技术检测血清或血浆样本中的中和抗体。基于该试剂盒本发明提供一种全自动高通量的检测方法,该方法基于全自动免疫分析仪器平台,可实现新冠病毒中和抗体的快速、定量、高通量、自动化检测,可在临床实验室开展检测,20分钟内报告结果,每小时可检测200个样本。同时通过对试剂盒制备工艺、组分配方的优选,可实现试剂盒全液态组分、2‑8℃保存,使用极其方便,大大提高中和抗体检测效率。

Description

一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法
技术领域
本发明涉及医学检测技术领域,尤其涉及一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法。
背景技术
新型冠状病毒(SARS-CoV-2)属于冠状病毒β属,是单股正链RNA病毒,病毒颗粒具有典型的冠状病毒特征,直径100~150nm,呈球形、椭圆形或多形性,包膜表面覆盖有间距较宽的棒状突起构成的独特边缘。传染源主要是新型冠状病毒感染的患者,经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径。病毒感染的潜伏期为1-14天,多为3-7天。以发热、干咳、乏力为主要表现,少数患者伴有鼻塞、流涕、咽痛、肌痛和腹泻等症状。轻型患者仅表现为低热、轻微乏力等,无肺炎表现,重症患者多在发病一周后出现呼吸困难和/或低氧血症,严重者可快速进展为急性呼吸窘迫综合征。新冠状病毒具有高度人传人的特性,且潜伏期内仍具有传染性,导致其一旦发生社区感染,其传染速度极快,防控难度极大。截止目前,仍没有有效的针对新冠病毒的特效药物,患者主要依靠自身的免疫系统清除病毒,达到治愈的目的;疫苗是被全球公认的最有有效的、特异性的能够控制这场全球大爆发的药物。
新型冠状病毒上主要结构蛋白有包膜上刺突蛋白(S蛋白)、包膜蛋白M、基质蛋白E和核衣壳蛋白N蛋白组成,其中S蛋白是病毒入侵宿主细胞时的关键蛋白,S蛋白膜外结构由1273个氨基酸组成,在645处氨基酸位置可被酶切成S1和S2两个蛋白,S1蛋白有一段受体结合域(Recepterbinding domain, RBD),可与宿主细胞上ACE2受体结合,介导病毒入侵宿主细胞。
新冠病毒感染后,人体免疫系统可产生针对病毒的多种抗体。作为感染和疫苗免疫后有抗病毒活性的中和抗体,它仅占B细胞分泌的抗体中少部分,中和抗体的血液滴度至关重要,评估新冠疫苗有效性的最重要的一项指标就是受试者体内中和抗体的含量,中和抗体可以作为疫苗的伴随检测产品,辅助确认受试者得到持续有效的保护。中和抗体保护机体的原理:结合新冠病毒表面蛋白,并阻断病毒蛋白与细胞表面特异性受体ACE-2结合,进而阻止病毒入侵细胞(非中和抗体无此功能)。抗体中的中和抗体滴度不足时,可能会导致抗体依赖增强(ADE,Antibody-dependent enhancement)型疾病恶化:病毒通过抗体与细胞表面的Fc受体结合,进而感染包括巨噬细胞在内的更多种类细胞,导致免疫应答紊乱。
评估新冠疫苗诱导中和抗体检测有病毒侵染验证法,以及免疫阻断验证法。病毒侵染验证使用中和抗体阻止病毒侵染细胞原理,观察加入中和抗体后被病毒侵染细胞数下降情况,计算其阻断效果。因新冠病毒的高传染性及致病性,使用新冠活病毒进行侵染验证必须在生物安全三级以上实验室进行,受实验室条件和病毒来源的限制。另外,由于病毒株、培养条件以及对结果的评估标准不同,不同实验室的活病毒检测结果常存在一些差异。虽然使用假病毒系统进行中和抗体实验可以降低生物安全风险,但整个操作过程仍需要培养细胞和病毒,无法快速批量报告结果。
免疫阻断验证有两种技术原理,一种是利用中和抗体阻断病毒RBD蛋白与受体ACE-2结合的原理,通过加入中和抗体后,检测结合在ACE-2上RBD蛋白的减少量来计算中和抗体的滴度。申请号202010919164.X专利名称为:新型冠状病毒中和抗体滴度检测ELISA试剂盒的专利公开的方法可以在常规实验室检测中和抗体,但是该方法基于ELISA技术平台,微孔板上包被的是;链霉亲和素,生物素标记ACE2抗原,需要手工操作,整个反应时间75分钟。
中和抗体的检测标准为细胞中和实验,该实验需要采集活病毒和细胞,由高度熟练的工作人员在P3实验室通过复杂的实验室程序来操作,对操作人员,操作条件据具有较高的要求。
目前,市场上对新冠中和抗体检测的产品的主要缺点有:
1、基于胶体金、酶联免疫平台,手工操作步骤较多,实验时间久,重复性差。
2、只能进行定性或者半定量的中和抗体检测,试剂组分多含有冻干或者需要稀释的组分,操作繁琐。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种检测新型冠状病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法。该试剂盒具有灵敏度高、线性范围宽的特点,且检测时间短,检测通量大:20分钟内报告结果,每小时可检测200个样本。
本发明提供一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒,包括磁微粒混悬液、样本稀释液和酶结合物;
所述磁微粒混悬液由偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒和保存液1 组成,ACE2的包被量为0.02-0.2ug/测试。
所述酶结合物由化学发光酶标记的RBD抗原和保存液2组成;
一些实施方案中,所述偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒的制备方法为:将新型冠状病毒受体ACE2与活化后的羧基磁微粒混合,室温震荡反应,获得偶联ACE2的磁微粒,加入保存液,得到所述磁微粒混悬液。
一些实施方案中,所述保存液1为含1%BSA(w/v)、0.1%(v/v)防腐剂P300的Bis-Tris丙烷缓冲液;所述ACE2为重组人ACE2。
一些实施方案中,每1L所述样本稀释液的组成为:十二水磷酸氢二钠 5.5-6.0g、二水磷酸二氢钠0.5-0.7g、氯化钠9.0-10.0g、BSA9.5-10.5g、吐温-20 1.0-1.5ml、防腐剂P3000.5-1.0ml。一些具体实施例中,每1L所述样本稀释液的组成为:十二水磷酸氢二钠5.8g、二水磷酸二氢钠0.59g、氯化钠9.0g、 BSA 10.0g、吐温-201.0ml、防腐剂P3001.0ml。
本发明中,所述化学发光酶为辣根过氧化物酶、吖啶酯、碱性磷酸酶、异鲁米诺或三联吡啶钌,包括但不仅限于此,一些具体实施例中,所述化学发光酶为辣根过氧化物酶。
一些实施方案中,所述保存液2为含有20%(v/v)小牛血清、0.1%(v/v) P300防腐剂、10%-30%(w/w)多元醇类蛋白保护剂的Bis-Tris丙烷缓冲液;
具体的,所述多元醇包括蔗糖、甘油、PEG、山梨醇中的至少一种,包括但不仅限于此。
所述酶结合物中,RBD抗原的反应浓度不低于10ng/测试。
一些实施方案中,本发明试剂盒还包括校准品,所述校准品包括校准品基质液和能阻断新冠病毒RBD与ACE2结合的抗体。其中,所述抗体包括抗 S-RBD的多克隆动物血清、鼠抗S-RBD单克隆抗体、康复者血清中提取的B 细胞产生的RBD抗体、人源化的重组抗RBD抗体中至少一种。所述基质液为添加0.1%蛋白保护剂和0.1%P300防腐剂的正常人血清。
一些具体实施例中,所述抗体为兔抗RBD的多克隆抗体,具体存在形式为含兔抗RBD的多克隆抗体的血清。
本发明试剂盒为基于全自动化学发光分析系统进行操作,反应模式为一步法或一步延迟法,一步法反应步骤是将样本、样本稀释液、包被有ACE2 蛋白的固相组分:磁微粒混悬液、酶结合物:带有标记物的S-RBD蛋白,同时加入反应杯反应,一步延迟法是将样本、样本稀释液和酶结合物首先反应一段时间,然后再加入包被有ACE2蛋白的固相组分:磁微粒混悬液。
本发明还提供了所述试剂盒的制备方法,将新型冠状病毒受体ACE2与活化后的羧基磁微粒混合,室温震荡反应60分钟,获得偶联ACE2的磁微粒,加入保存液1,获得偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒混悬液;
将活化后的化学发光酶与RBD抗原2~8℃反应过夜,加硼氢化钠还原酶结合物,透析去除未反应的试剂,加50%体积甘油,-20℃保存,使用时用保存液2稀释,获得酶结合物;
样本稀释液和校准品的按照其配方组成配制。
新型冠状病毒SARS-CoV-2有较高的传染性和致病性,中和抗体的传统检测需要采集活病毒和细胞,由高度熟练的工作人员在P3实验室通过复杂的实验室程序来操作,这些步骤既不便捷又有生物安全风险,而且需要花费几天时间才能获得结果。
而本发明试剂盒采用中和抗体可以阻断RBD与ACE2结合的技术原理检测血清或血浆样本中的中和抗体,具有灵敏度高、特异性好、线性范围宽、结果重复性和一致性较好的优点。与现有技术相比,本发明试剂盒具有如下优势:
1、本发明的新型冠状病毒中和抗体检测试剂盒(磁微粒化学发光法)基于全自动化学发光平台进行应用,免手工操作,结果稳定可靠。
2、本发明试剂盒优选一步法反应模式,测试时间短:17min即可出测试结果,测试通量大,200测试/小时。
3、本发明试剂盒为定量试剂盒,线性范围可达到100倍S/CO,可应对包括康复者血清,不同疫苗接种样本等不同抗体滴度的样本的定量检测,可实现中和抗体水平的动态检测,大大提高检测的有效性。
4、本发明试剂盒优选直接将ACE2蛋白进行固相化包被,大大简化了固相化包被方法。
5、本发明试剂盒优选酶结合物配方蛋白保护剂多元醇类添加物,可有效改善试剂盒的保存稳定性。
6、本发明试剂盒优选多克隆动物血清作为试剂盒校准品组分作为校准品阳性物质,可有效改善试剂盒在热考核条件下的基质效应保障测试结果
具体实施方式
本发明提供了一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒及其制备方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明采用的试材皆为普通市售品,皆可于市场购得。
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1本发明试剂盒的制备
磁微粒混悬液的制备:取200ul表面含羧基的磁微粒放在玻璃瓶中,用磁铁将磁微粒吸附在玻璃瓶底部,除去上清;加入2ml 0.02M PBS(pH 8.0),重复以上操作3次。将EDC和NHS分别溶解在0.1MMES(pH 5.0)缓冲液中,浓度呈20mg/ml,然后各取1ml加入到磁微粒中;室温轻轻震荡反应30 分钟;用磁铁将磁微粒吸附在底部,除去上清;再加入2ml 0.1M MES(pH 5.0) 缓冲液,重悬磁微粒;重复以上操作2次。取HEK293细胞基因重组表达的紧张素转化酶2(ACE2)50ug加入到活化后的磁微粒中;再加入0.1M MES (pH 5.0)缓冲液,至终体积1ml;室温轻轻震荡反应60分钟;用磁铁将磁微粒吸附在底部,除去上清,用2ml 0.02MPBS(pH 8.0)洗涤3次;加入20ml 保存液1;所述保存液1的配方:含1%BSA和0.1%防腐剂P300的Bis-Tris 丙烷缓冲液(pH 8.0),2~8℃保存。
样本稀释液的制备:配制1000ml样本稀释液,十二水磷酸氢二钠5.80g、二水磷酸二氢钠0.59g、氯化钠9.0g、BSA 10g、吐温-201ml,用去离子水定容至1000ml,加入0.1%防腐剂P300。
酶结合物的制备:辣根过氧化物酶(HRP)用常规改良过碘酸钠法活化,加入HEK293细胞基因重组表达的RBD抗原,2~8℃反应过夜,加硼氢化钠还原酶结合物,透析去除未反应的试剂,加50%体积甘油,置-20℃保存。使用时按照1:5000的比例保存在保存液1;所述保存液1的配方为:含有20%小牛血清、0.1%P300防腐剂、10%-30%多元醇类蛋白保护剂的Bis-Tris丙烷缓冲液, 2~8℃保存。
校准品的制备:取1000ml正常人血清,过滤后加入0.1%P300防腐剂,蛋白保护剂作为校准品基质液,在所述校准品基质液中添加兔抗RBD多克隆抗体血清制备不同浓度梯度的校准品。
对比例1
与实施例1的区别在于,偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒中ACE2的包被量,ACE2包被量为0.01ug/测试,其他步骤参数与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别在于,偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒中ACE2的包被量,ACE2包被量为0.08ug/测试,其他步骤参数与实施例1相同。
实施例3试剂盒的操作方法
将样本容器放置在仪器配套样本架中;装载样本架,在仪器软件界面中输入样本信息;选择“运行”开始测试,仪器将执行以下操作:
1)将样本架传送到吸样位,将反应容器加载到加样位。
2)完成30μL样本或30μL校准品、20μL磁微粒混悬液、50μL样本稀释液和50μL酶结合物的分注。
3)对反应液进行混匀、温育,温育温度为37℃,温育时间为15分钟。
4)温育完成后,使用清洗液对反应液进行清洗分离。
5)完成50μL底物A液和50μL底物B液的分注。
6)对反应液进行混匀,检测发光强度。
7)仪器自动报告检测结果。
实施例4
取10份阴性样本,分别使用实施例1和对比例1~2的试剂盒按照实施例3的方法进行检测。对比例1试剂盒检出2份假阳性,R2=0.93<0.99。
本申请试剂盒的灵敏度为1/128稀释样本;对比例2的试剂盒灵敏度为 1/32稀释样本,比本申请灵敏度低2个梯度。
表1
Figure BDA0003351959650000071
实施例5活病毒中和试验
选择TC处理过的96孔板,加入DMEM在37℃和5%二氧化碳的环境中孵育过夜后,将接种VeroE6细胞(2.5×104)于每孔内。样本用DMEM倍比稀释(稀释比例1/4-1/128),将系列稀释的样本与100TCID50新冠病毒共同孵育2h后加入VeroE6细胞进行48-72h共培养后在显微镜下进行细胞病变 (CPE)观察,能够保护细胞而不产生细胞病变的最大血清稀释比例记录为中和抗体滴度。实验结果见表2。
表2
Figure BDA0003351959650000081
结果显示,本发明试剂盒检测中和抗体与活病毒中和实验总符合率93%。实施例6试剂盒组分冻融考核试验
将本发明试剂盒组分从储存环境取出放入-20℃环境过夜,白天室温放置复溶,该过程为冻融一次。考核该试剂盒冻融7次后与对照试剂进行阳性样本和阴性样本进行检测结果见表3:
表3
Figure BDA0003351959650000082
结果显示,本发明试剂在冻融7次处理后,阴性和阳性样本检测结果相对偏差在±10%范围,可保持检测结果的稳定可靠。
实施例7试剂盒加速考核试验
将本发明试剂盒组分从储存环境取出放入37℃环境进行加速的考核,考核试剂盒37℃加速7天后与对照试剂同时进行阳性样本和阴性样本进行检测结果见表4:
表4
Figure BDA0003351959650000091
结果显示,本发明试剂在37℃加速7天处理后,阴性和阳性样本检测结果相对偏差在±15%范围,没有明显的加速试剂基质效应表现,该试剂盒可保持热加速后检测结果的稳定可靠。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测新冠病毒中和抗体的试剂盒,其特征在于,包括磁微粒混悬液、样本稀释液和酶结合物;
所述磁微粒混悬液由偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒和保存液1组成,ACE2的包被量为0.02-0.2ug/测试;
所述酶结合物由化学发光酶标记的RBD抗原和保存液2组成。
2.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,所述偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒的制备方法为:将新型冠状病毒受体ACE2与活化后的羧基磁微粒混合,室温震荡反应,获得偶联ACE2的磁微粒,加入保存液1,得到所述磁微粒混悬液。
3.根据权利要求2所述的试剂盒,其特征在于,所述保存液1为含1%BSA(w/v)、0.1%(v/v)防腐剂P300的Bis-Tris丙烷缓冲液;所述ACE2为重组人ACE2。
4.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,所述化学发光酶为辣根过氧化物酶、吖啶酯、碱性磷酸酶、异鲁米诺或三联吡啶钌。
5.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,所述保存液2为含有20%(v/v)小牛血清、0.1%(v/v)P300防腐剂、10%-30%(w/w)多元醇类蛋白保护剂的Bis-Tris丙烷缓冲液;
所述酶结合物中,RBD抗原的反应浓度不低于10ng/份测试。
6.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,每1L所述样本稀释液的组成为:十二水磷酸氢二钠5.5-6.0g、二水磷酸二氢钠0.5-0.7g、氯化钠9.0-10.0g、BSA9.5-10.5g、吐温-201.0-1.5ml、防腐剂P3000.5-1.0ml。
7.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,还包括校准品,所述校准品包括校准品基质液和能阻断新冠病毒RBD与ACE2结合的抗体。
8.根据权利要求7所述的试剂盒,其特征在于,所述抗体包括抗S-RBD的多克隆动物血清、鼠抗S-RBD单克隆抗体、康复者血清中提取的B细胞产生的RBD抗体、人源化的重组抗RBD抗体中至少一种。
9.根据权利要求7所述的试剂盒,其特征在于,所述校准品基质液为添加0.1%蛋白保护剂和0.1%P300防腐剂的正常人血清。
10.根据权利要求1~9任一项所述试剂盒的制备方法,其特征在于,将新型冠状病毒受体ACE2与活化后的羧基磁微粒混合,室温震荡反应60分钟,获得偶联ACE2的磁微粒,加入保存液1,获得偶联新型冠状病毒受体ACE2的磁微粒混悬液;
将活化后的化学发光酶与RBD抗原2~8℃反应过夜,加硼氢化钠还原酶结合物,透析去除未反应的试剂,加50%体积甘油,-20℃保存,使用时用保存液2稀释,获得酶结合物;
样本稀释液和校准品的按照其配方组成进行配制。
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