作者根据第一个病毒分离株—武汉-Hu-1的基因组序列,产生了两种不同版本的SARS-CoV-2 S蛋白。第一个结构编码全长三聚体和稳定的穗蛋白,而第二个结构只产生更小的受体结合域(RBD)。序列是哺乳动物细胞表达的密码子。对全长S蛋白序列进行修饰,去除furin识别的多碱基裂解位点,并添加一对稳定突变。将该序列克隆到pCAGGS载体中,在哺乳动物细胞中表达,并克隆到修饰的pFastBac双载体中,用于杆状病毒的产生和在昆虫细胞中的表达。在哺乳动物细胞(Expi293F)中,RBD结构域具有较高的产量(约25-50mg/l培养物),但在昆虫细胞(约1.5m/l培养物)中表达较低。全长S蛋白也在两种系统中表达,在哺乳动物细胞(mSpike)中的产量高于昆虫细胞(iSpike)(~5对~0.5mg/l培养物)。
采用连续稀释法进行ELISAs。稀释曲线的值用于确定曲线下面积(AUC),曲线下面积绘制在图表上。作者检测了一组50份(mRBD为59份)的人血清样本,这些样本收集自有或没有确诊的病毒感染(但在其他方面是健康的)的研究参与者,以建立蛋白质的ELISA。这些人血清被用来检测20到65岁人群中代表美国普通人群的样本对SARS-CoV-2峰值的背景反应。从3名COVID-19幸存者中采集4份血浆/血清样本,用于测定SARS-CoV-2感染者对RBD和全长S蛋白的反应性。所有COVID-19血浆/血清样本对RBD和全长S蛋白都有强烈反应,而其他血清样本的反应仅产生背景反应。作者又检测了另外12份来自急性COVID-19病患者以及恢复期参与者的血清样本,以检测其对mRBD和mSpike的反应性。12个样品均与RBD和S蛋白反应。因此,本文作者的测定法从大流行之前收集的血清样品(例如,在2019年秋季收集)中区分出诊断为COVID-19的参与者的血清。
为了测试SARS-CoV-2以外的人类冠状病毒常见抗体在大流行前血清中的水平,作者对HCoV-229E和HCoV-NL63的S蛋白进行了ELISAs检测。虽然没有阴性对照血清对SARS-CoV-2 RBD和S蛋白反应,但大多数样品对这两种人冠状病毒的S蛋白产生强烈信号。
对于来自最初小组的COVID-19患者的血浆/血清,作者使用哺乳动物细胞表达的S蛋白进行了同种型和亚型ELISA。对于免疫球蛋白G3(IgG3),IgM和IgA的所有样品均发现强反应性。除了IgG2(在5个COVID-19样本中)和IgG4(在4个样本中)的低反应性外,大多数样本检测到IgG1信号。
测量COVID-19患者体液中抗体的一个复杂性是,生物样本中可能存在传染性病毒。为了限制这种风险,血清或血浆在56℃下热灭活1小时。为了测试这种热处理是否对检测SARS-CoV-2 RBD和S抗体有影响,作者比较了COVID-19患者的未处理和热处理血清样本的反应性。虽然观察到轻微的差异,但它们是最小的,这表明热处理可能对分析性能没有负面影响。同样,作者对COVID-19患者的血清和血浆样本进行了测试,发现差异可以忽略不计,这表明这两种类型的样本可以互换地用于检测。
数据显示,在自然感染SARS-CoV-2后,ELISA-AUC值在1:1000范围内有很强的血清转化率。结果表明,感染的抗体靶向全长S蛋白和RBD,RBD是中和相关冠状病毒抗体的主要靶点。