Neue Studie - SARS-CoV-2 Immunität nach Infektion oder nicht? Artikel verbergen

Eine Studie von Long et al, kürzlich publiziert in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ (https://doi.org/10.1038/s41591-020-0965-6), verdeutlicht mit viel Nachdruck warum es notwendig ist, während und auch nach der akuten Corona-Pandemie schnell verfügbare und leicht durchführbare Antikörper Tests, wie Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISAs), zu nutzen.

In der genannten Studie vergleichen chinesische Forscher um Long und Huang Proben (74 Patienten mit und ohne Symptomen) aus der Millionenstadt Chongqing. Nach einer Infektion erzeugt der Körper eine Immunantwort, um einen Erreger zu beseitigen. Das Immunsystem stellt zunächst IgM- und IgA-Antikörper her. Ist der Erreger erkannt und wird bekämpft, werden IgG-Antikörper erzeugt, die einen gewissen Schutz vor zukünftigen SARS-CoV-2-Infektionen bieten und als sogenannter Antikörpertiter im Blut nachgewiesen werden können. Diese IgG-Antikörper bilden über viele Jahre das Gedächtnis des Immunsystems. Impfstoffe wirken in ähnlicher Weise, indem sie das Immunsystem lehren, Antikörper zum Schutz vor spezifischen Krankheitserregern zu produzieren.

Quantitative Antikörpertests die auf neutralisierende Antikörper abzielen, sind für Kliniker eines der wichtigsten Werkzeuge um einen Antikörpertiter bestimmen zu können, der den Wert einer schützenden Immunantwort für Infektionen wiederspiegelt, und somit den notwendigen Titer für einen wirksamen Impfstoff ermitteln lassen.

Long et al. haben dies untersucht, indem sie mittels ELISA den IgM und IgG-Titer in Patientenproben gemessen haben. Auch wenn es sich um eine kleine Patientenanzahl handelt, zeigt die Studie einen nicht unerheblichen Rückgang der Antikörper in der Patientengruppe mit leichten bis milden Symptomen. Nur noch 62,2 Prozent der Patienten aus der Gruppe ohne Symptome hatten wenige Wochen nach ihrer Infektion Antikörper im Blut. In der Gruppe der symptomatischen Patienten hatten immerhin noch 78,4 Prozent Antikörper im Blut.

Bei Folgeuntersuchungen nach ungefähr acht Wochen zeigte sich bei symptomlosen Patienten ein Rückgang der Antikörperkonzentration im Blut um weitere 81,1 Prozent. In der Gruppe der symptomatisch erkrankten Patienten dagegen nur um 62,2 Prozent. Die Gruppe um Long und Huang konnte mittels ELISA auch Patienten positiv für SARS-CoV-2 identifizieren, die zuvor mittels RT-PCR als negativ kategorisiert wurden. Eine Untersuchung der Proben auf an Immunreaktionen beteiligte Zytokine (u.a. G- und M-CSF, IL2, IL6, CCL2, IFN-γ) zeigt bei Patienten mit Symptomen eine höhere Konzentration dieser Proteine, dies weist auf eine stärkere Immunantwort hin.

Obwohl es sich in der genannten Studie nur um eine vergleichsweise kleine Stichprobe handelt, stellen die Ergebnisse bisherige Annahmen, dass starke Symptome eine hohe Ansteckungsgefahr darstellen und, dass jeder, der eine Infektion durchgestanden hat gegen zukünftige Ansteckungen immun sei, in Frage.

Danny Altmann, Professor am Imperial College London, bestätigt die vorliegende Studie und führt an, dass die meisten Infizierten nur leichte oder gar keine Symptome zeigen und die entscheidende Frage sei, ob sie damit eine dauerhaft schützende Immunität besäßen. Für ihn ist es ein wichtiger, aber auch beunruhigender Punkt, dass viele Patienten der Studie innerhalb von nur 6-7 Wochen nach Ausbruch der Krankheit einen signifikanten Abfall der Antikörperkonzentration zeigten. Long et al. schreiben hierzu, dass der Abfall von IgG und neutralisierenden Antikörpern in der frühen Rekonvaleszenz Einfluss auf die Immunitätsstrategie und serologische Untersuchungen haben wird.

Genau hier sieht AESKU den Ansatzpunkt ihrer quantitativen AEKULISA SARS-CoV-2 Tests und bietet sechs verschiedene Kits zur Detektion und Überwachung des Immunstatus an.

 

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Dem Virus auf der Spur - AESKULISA SARS-CoV-2 Antikörper Tests

Eine sichere Zukunft dank quantitativen SARS-CoV-2 AESKULISA Tests. 

Corona VirusIn der momentanen Situation ist es kaum nötig, über die dringende Notwendigkeit eines wirksamen und robusten Impfstoffs zur Behandlung von COVID-19 zu diskutieren, denn unsere Gesellschaft und die Menschheit selbst befinden sich im Ausnahmezustand. Aber nicht nur ein Impfstoff ist dringend notwendig, auch muss der Erfolg einer Impfung mittels quantitativer Tests überprüft werden. Quantitative Tests die auf neutralisierende Antikörper, also Antikörper die auf ein Pathogen antworten und es abbauen, erlauben es im Praxisalltag den Erfolg einer Immunantwort und einer Impfung zu bestimmen.

Zur Bestimmung einer Immunreaktion hat sich, schon seit Jahren, die Untersuchung der Immunglobuline (Ig) sogenannte Antikörper etabliert. Da Proteinstrukturen auf der Oberfläche eines Pathogenes (Bakterium, Virus) spezifisch, also für spezielle Organismen einmalig, sind und das Immunsystem den passenden Antikörper bildet, ist es möglich zur Bestätigung einer Infektion verschiedene Antikörper zu Untersuchen. Im Fall der SARS-CoV-2 Viren, bieten sich das Nukleocapsid Protein (N) und das Spike-Protein (S1) an.

 

AESKU bietet hierfür sechs verschiedene Immunassays an:

AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgM/ IgA / IgG*

AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgA*, IgG* und IgM* sind qualitative und quantitative Immunassays für den Nachweis von humanen IgM, IgA und IgG Antikörpern des hochkonservierten Nukleocapsidproteins (NP) in Serum oder Plasma gegen SARS-CoV-2. Das Nukleocapsid Protein ist ein sehr reaktives Protein, und regt eine sehr starke Antwort des Immunsystems an. Aufgrund dieser starken Immunreaktion stellen sie einen sehr sensitiven Nachweis von Antikörper dar, die eine klare Unterscheidung von positiven und negativen Proben ermöglichen.

Sie sind daher Ideal für den IgM, IgG und IgA Nachweis für Screening und Diagnose. Aufgrund der hohen Sensitivität und der starken Konservierung des Nukleocapsid Proteins in der Familie der Coronaviren ist das Risiko einer Kreuzreaktion mit Antikörpern gegen SARS-CoV-1 erhöht. Da Antikörper gegen das Nukleocapsid Protein nicht neutralisierend wirken, eignen sie sich nicht um den Immunstatus eines Patienten, den sogenannten Antikörpertiter, zu bestimmen.

AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgA Antikörpertest (Nukleocapsid Protein)
dient zur Erfassung akuter Infektionen.
AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgGAntikörpertest (Nukleocapsid Protein)
erlaubt die Bestätigung eines Erregerkontakts und die Bestimmung des Immunstatus.
AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgMAntikörpertest (Nukleocapsid Protein)
erlaubt es die erste spezifische Reaktion des Immunsystems zu bestimmen.

Bei AESKU finden immunogene, in Insektenzellen exprimierten Nukleocapsidproteine von SARS-CoV-2, zum sensitiven Nachweis von IgM, IgA und IgG* Antikörpern, Verwendung.

AESKULISA®
Sensitivität
Spezifität
SARS-CoV-2 NP IgA*
98.3 %
> 99%
SARS-CoV-2 NP IgG*
95.2 %
> 99 %

Tabelle 1: Sensitivität und Spezifität der AESKULISA® SARS-CoV-2 NP IgA- und IgG Immunassays wurden durch die Analyse von 76 Serumproben von gesunden Blutspendern (2018) und 20 Personen mit klinisch bestätigtem COVID19 unter Verwendung der klinischen Befunde als Referenz bewertet.

AESKULISA® SARS-CoV-2 S1 IgM/ IgA / IgG

AESKULISA® SARS-CoV-2 S1 IgA, IgG und IgM sind qualitative und quantitative Immunassays für den Nachweis von humanen IgM, IgA und IgG Antikörpern gegen das hochspezifischen SARS-CoV-2 Spike-Protein (S1) in Serum oder Plasma. Das Spike-Protein hat gegenüber dem Nukleocapsid Protein den Vorteil, dass es stark spezifisch für das SARS-CoV-2 Virus ist.

Somit ergibt sich ein weitaus geringeres Risiko von Kreuzreaktionen mit Antikörpern gegen andere Vertreter der Corona-Virus Familie. IgG Antikörper reagieren gegen die rezeptorbindende Domäne (RBD) auf den Spike-Proteinen und gelten daher als neutralisierend, und eignen sich somit für die Überwachung des Antikörpertiters von Patienten.

AESKULISA® SARS-CoV-2 S1 IgA Antikörpertest (Spike Protein)
dient zur Erfassung akuter Infektionen.
AESKULISA® SARS-CoV-2 S1 IgG Antikörpertest (Spike Protein)
erlaubt die Bestätigung eines Erregerkontakts und die Bestimmung des Immunstatus. Mit ihnen lässt sich
der Antikörpertiter eines Patienten erfassen und überwachen.
AESKULISA® SARS-CoV-2 S1 IgM Antikörpertest (Spike Protein)
erlaubt es die erste spezifische Reaktion des Immunsystems zu bestimmen.

* submitted for Emergency Use Authorization (EUA) in USA

 

Asset 1 2Komponenten der Testkits

  • Beschichtete Mikrotiterplatte mit brechbaren Kavitäten
  • 4 Kalibratoren (A – D), Kalibrator B = cut off Kalibrator
  • Positiv- und Negativkontrolle
  • Verdünnungspuffer (5x konz.; für IgM Nachweise inkl. Rf Absorbent)
  • Waschpuffer (50x konz.)
  • Konjugat (Anti-human IgG / IgA / IgM POD Konjugat)
  • Substrat- (TMB) und Stopplösung
  • Qualitätskontrollzertifikat und Gebrauchsanweisung

 

 

Die AESKULISA SARS-CoV-2 Immunassays bieten dem Endanwender viele einmalige Vorteile, die sie von den Test-Kits der Mitbewerber abheben:

 

  • Verwendung des immunogenen Nukleocapsidproteins zum Nachweis von IgA und IgG Antikörpern gegen SARS-CoV-2
  • Standardisierte Prozessierung von AESKULISA® IgA, IgG und IgM Immunoassays mit kurzen Inkubationszeiten (30 min, 30 min, 30 min) und einheitlichen Inkubationstemperaturen
  • Optimiert für die Inkubation bei Raumtemperatur
  • Kombination verschiedener AESKULISA® in einem Testlauf
  • Gebrauchsfertige, gefärbte, barcodierte Reagenzien und austauschbare Reagenzien zur qualitätssicheren Anwendung im Routinelabor
  • Kosteneffizienz durch Verwendung brechbarer Kavitäten und einer minimalen Anzahl an Kalibratoren und Kontrollen
  • Positiv- und Negativ-Kontrollen gemäß den Anforderungen moderner Richtlinien zum Qualitätsmanagement (z. B. RiLiBÄK)
  • Exakte Quantifizierung der erregerspezifischen IgA, IgG und IgM Antikörperaktivität durch Verwendung der präzisen 4 Parameter Logistik (4 PL) Funktion und 4-Punkt Kalibrierung
  • Verwendung des Kalibrator B als cut off Kalibrator zur qualitativen Bewertung von Patientenproben
  • Schnelle Bewertung optischer Messsignale mit Standardsoftware
  • Exzellente diagnostische Effizienz mit hoher Sensitivität und Spezifität durch sorgfältig ausgewählte Antigene
  • Hohe Präzision und Linearität in weiten Messbereichen durch überlegenes Prinzip zur Antikörperquantifizierung
  • CE-zertifiziert
  • Kompatibilität mit handelsüblichen ELISA Washer- und Reader-Systemen
  • Vollautomatisierte Anwendung mit Triturus®, SQII, DSX und vergleichbaren Automaten
  • Triturus®, SQII, DSX und vergleichbare Instrumente können mit HERA- dem AESKU-Laborautomationsmanager - optimal vernetzt werden

COVID 19
Das schwere akute respiratorische Syndrom (SARS)-CoV, sowie das respiratorische Syndrom des Nahen Ostens (MERS) und SARS CoV 2 (SARS-CoV-2) gehören zur Familie der Coronaviridae. Alle diese drei Viren sind pathogen und verursachen beim Menschen Atemwegsprobleme. Im Dezember 2019 wurde in China eine Reihe unerwarteter Fälle von Lungenentzündung beobachtet.

Die Regierung und die Gesundheitsforscher in diesem Land verfolgten Strategien zur Kontrolle des Ausbruchs des Virus und programmierten eine ätiologische Studie. Letztendlich gab die Weltgesundheitsorganisation (WHO) bekannt, dass das SARS-CoV-2 die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) verursacht.

AESKU Corona Virus open

Die Inkubationszeit von COVID-19 wird auf 1 bis 14 Tage geschätzt. Die Lunge ist das Hauptorgan, das von COVID-19 betroffen ist, aber in schweren Fällen können auch andere Körperteile wie das zentrale Nervensystem (ZNS), Niere, Leber, Herz, Magen und Darm betroffen sein. Wie bei vielen anderen Atemwegserkrankungen kann der Schweregrad der durch SARS-CoV-2 verursachten Infektion von Patient zu Patient stark variieren.

Nach den neuesten Erkenntnissen waren einige Fälle von SARS-CoV-2-Infektionen mit Lungenentzündung und Atemnot verbunden, während bei einigen Patienten, bei denen SARS-CoV-2 diagnostiziert wurde, ein Atemversagen, ein septischer Schock oder ein Multiorganversagen auftrat. Die Sterblichkeitsrate der Infektion wird mit etwa 2% angegeben. Eine Ansteckung anderer Menschen während der Inkubationszeit und während einer akuten symptomfreien Krankheitsphase ist möglich.

Entdeckung

Entdeckung
Epidemiologische Studien über die frühen Fälle von SARS-CoV-2-Pneumonie haben gezeigt, dass viele Fälle auf dem Fischmarkt in Wuhan, China Kontakt hatten. Die WHO berichtete auch, dass Proben, die auf dem Fischmarkt gesammelt wurden mit SARS-CoV-2 kontaminiert waren. Es war aber noch nicht vollständig geklärt, welche spezifischen Tierarten SARS-CoV-2 in sich tragen. Es ist bekannt, dass SARS-CoV und MERS-CoV von Fledermäusen als Haupt- und Naturreservoir stammen und von Zibet und Kamelen auf den Menschen übertragen werden können.

Taxonomie und Struktur

Taxonomie und Struktur
CoVs sind 120-160nm große, umhüllte einzelsträngige RNA-Viren, sense-positiv, mit tierischem Ursprung und gehören zur Familie der Coronaviridae und zur Kategorie der Nidovirales. Die CoVs werden genotypisch und serologisch in vier Gruppen unterteilt: α, β, γ und δ. Ungefähr 30 CoV-Arten wurden bei Wirbeltieren identifiziert, während beim Menschen CoVs aus den Gruppen α und β dominieren. CoVs gehören zur Gruppe der β-CoVs und SARS-CoV-2 ist nach SARS- und MERS-Viren, die beide ebenfalls zur Gruppe der β-CoVs gehören, das dritte bekannte zoonotische Tier-CoV.

Beim Menschen gibt es mindestens sieben CoVs (hCoVs): SARS-CoV-1 (SARS), MERS-CoV (MERS), SARS-CoV-2 (COVID-19, oder einfach COVID), und die endemischen hCoV-Krankheiten NL63, HKU1, OC43 und 229E, deren entsprechende Viren wie bei MERS mit dem Suffix -CoV bezeichnet werden. Für jedes dieser hCoVs und für CoVs im Allgemeinen werden Adsorption und Fusion durch Spike-Glykoproteine beeinflusst.

Übertragung

Übertragung
Die Übertragung von Mensch zu Mensch erfolgt hauptsächlich aerogen durch feinste Aerosole die beim Ausatmen und Sprechen entstehen (Tröpfcheninfektion). Auch der direkte Kontakt mit Speichel, Sputum oder Nasopharyngealsekreten gilt als hochinfektiös. Da das Virus eine nachgewiesene Überlebendsdauer auf Oberflächen von ungefähr 16 Stunden hat, ist eine Infektion über kontaminierte Oberflächen ebenfalls möglich (Schmierinfektion).

Pathogenese und Replikation

Pathogenese und Replikation
Die Spikes für SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 und NL63-CoV binden alle an das Angiotensin-konvertierende Enzym 2 (ACE2), MERS-CoV an Dipeptidylpeptidase 4 (DPP4), HKU1-CoV und OC43-CoV an 9-O-acetylierte Sialinsäuren und 229E-CoV an Aminopeptidase N (APN). Wie von Clustal Omega bestimmt, weisen die Spikes für SARS-CoV-1 und SARS-CoV-2 eine hohe Homologieidentität (76%), aber eine relativ schwache Homologie mit NL63-CoV (30% bzw. 31%) auf. Die Spitzen für NL63-CoV und 229E-CoV haben eine überraschend hohe Homologieidentität (63%), wobei alle anderen paarweisen Identitäten dieser sieben im Bereich von 30%-40% liegen. MERS, SARS und mehrere endemische hCoV-Erkrankungen scheinen eine kurz- bis mittelfristige Immunität gegen Reinfektionen zu verleihen. Die endemischen hCoV-Erkrankungen sind saisonal bedingt und begünstigen die Monate Dezember und Januar, während sich MERS vor allem im Juni ausbreitet. Die Saisonalität von COVID und die Reinfektionsimmunität bleiben drängende offene Fragen.

Die CoV-Virushülle hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 80-100 nm, wobei jedes Spike-Glykoprotein in einer Höhe von ∼15-20 nm darüber steht. Am distalen Ende der Virushülle des Trimer-Spike liegen drei Köpfe mit jeweils einer eigenen Rezeptorbindungsdomäne, die vermutlich unabhängig voneinander zwischen einer Aufwärts- (oder stehenden/offenen) und einer Abwärts- (oder liegenden/geschlossenen) Konformation oszillieren können. Aufgrund sterischer Beschränkungen kann es nur in der Aufwärtskonfiguration zu einer ACE2-Bindung kommen. Bei hCoVs im Allgemeinen gibt es drei weitere Domänen des Spike, die als Lappen bezeichnet werden, die sich in der Nähe der Köpfe befinden, wenn sie nach oben zeigen, und die aneinander angrenzen, wenn sie nach unten zeigen. Diese Domänen treten nach folgendem Muster auf: Der Kopf in Kette A (B bzw. C, in dieser Reihenfolge entgegen dem Uhrzeigersinn, wenn man von jenseits des distalen Endes der Virushülle betrachtet) befindet sich proximal zum Lappen in Kette B (C und A). In den Beispielen für MERS-CoV und SARS-CoV-1, die wie beschrieben an die Virushülle gebunden sind, liegen die Epitope ebenfalls auf den Köpfen.

Das mutmaßliche Fusionspeptid aus SARS-CoV-1 liegt zentral zwischen den drei Köpfen und ist bei heruntergeklappten Köpfen vollständig blockiert. Nach der Bindung erfährt der Spike eine dramatische Rekonformation, deren Einzelheiten nicht bekannt sind, obwohl sie schließlich das für ein Klasse-I-Fusionsprotein charakteristische 6-Helix-Bündel liefert. Viele der hCoVs, darunter SARS-CoV-2, gelangen bekanntlich durch Endocytose in die Zelle. In mehreren untersuchten Beispielen ist der Spike mit einem aufwendigen Glykanschild überzogen. Sowohl MERS-CoV als auch SARS-CoV-2, jedoch nicht SARS-CoV-1, unterstützen eine Furinspaltungsstelle, die die Fusion fördern könnte.

Symptomatik

Symptomatik
Neben klinisch völlig unauffälligen Infektionen wurden bisher überwiegend milde Krankheitsverläufe mit grippe-ähnlichen Symptomen und trockenem Husten dokumentiert. In einigen Fällen wurden auch schwere Verläufe mit schweren Lungenentzündungen und kardiovaskulären Symptomen beobachtet. Komplikationen können insbesondere bei Risikopatienten mit Vorerkrankungen wie Hypertonie, Diabetes mellitus und Adipositas oder bei Personen über 60 Jahren auftreten. Hier können lebensbedrohliche Zustände mitunter tödlichem Verlauf eintreten. Neben schweren Schädigungen der Lunge bis hin zum Lungenversagen wurden auch schwerwiegende Spätfolgen in weiteren Organen wie Leber, Nieren, Blutgefäßen und dem Herzen, sowie eine bleibende Schädigung des zentralen Nervensystems beschrieben.

Klinisches Symptom
Häufigkeit
Fieber
87,9 %
Trockener Husten
67,7 %
Unwohlsein und Ermüdung
38,1 %
Erhöhte Speichelproduktion
33,4 %
Riechverlust
30 - 71 %
Kurzatmigkeit
18,6 %
Muskel- oder Gelenkschmerz
14,8 %
Halsschmerzen
13,9 %
Kopfschmerz
13,6 %
Schüttelfrost
11,4 %
Übelkeit / Erbrechen
5,0 %
Schnupfen
4,8 %
Durchfall
3,7 %
Bluthusten
0,9 %
Schwellung der Bindehaut
0,8 %

Therapie und Prophylaxe

Therapie und Prophylaxe
Eine spezifische Therapie existiert bisher nicht, befindet sich aber in der Entwicklung (Stand 20.05.2020). Alternativ werden daher Virostatika wie Proteasehemmer der RNA verwendet. Jegliche derzeit angewandten Therapien zielen darauf ab, die Symptome zu lindern.

Immunantwort und Antikörperprofile

Immunantwort und Antikörperprofile
IgM, IgG und IgA Antikörper werden bei Primärinfektionen mit Pathogenen, in diesem Fall SARS-CoV-2 gebildet. Der Organismus ist in der Lage pathologische Strukturen eines Eindringlings (Viren, Bakterien) zu identifizieren (Antigene) und darauf eine maßgeschneiderte Immunantwort (Antikörper, Ig) zu bilden, das sogenannte „Schlüssel-Schloß-Prinzip“. Diese Antikörper werden nach dem Ort und der Zeit des Auftretens im Rahmen einer Immunantwort unterschieden. IgM und IgA sind die Klassen der Antikörper welche der Körper als erstes bildet, also Antikörper der Akuten-Phase. IgM und IgA sind innerhalb einiger Wochen bis Monate nach einer Infektion nicht mehr nachweisbar.

Antikörper der G-Klasse, also IgG, bilden das „Gedächtnis“ des Immunsystems und sind in der Regel das ganze Leben des Patienten nachweisbar. Sie werden erst mit Abklingen der akuten Infektionsphase gebildet und persistieren länger im Blut. Im Falle einer Reinfektion bilden sich die IgA und IgG-Antikörper sehr schnell, während IgM Antikörper oft nicht nachweisbar sind.

Best Paper Award AESKU