A novel highly specific biotinylated MAC-ELISA for detection of anti-SARS-CoV-2 nucleocapsid antigen IgM antibodies during the acute phase of COVID-19.
Leonardo Lopes-Luz, Matheus Bernardes Torres Fogaça, Brenda Garcia Bentivoglio-Silva, Djairo Pastor Saavedra, Luana Michele Alves, Luísa Valério Franca, Gildemar José Bezerra Crispim, Ikaro Alves de Andrade, Bergmann Morais Ribeiro, Tatsuya Nagata, Samira Bührer-Sékula
Author Information
Leonardo Lopes-Luz: Laboratório de Desenvolvimento e Produção de Testes Rápidos, Centro Multiusuário de Pesquisa de Bioinsumos e Tecnologias em Saúde, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil. ORCID
Matheus Bernardes Torres Fogaça: Laboratório de Desenvolvimento e Produção de Testes Rápidos, Centro Multiusuário de Pesquisa de Bioinsumos e Tecnologias em Saúde, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil. ORCID
Brenda Garcia Bentivoglio-Silva: Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil.
Djairo Pastor Saavedra: Laboratório de Desenvolvimento e Produção de Testes Rápidos, Centro Multiusuário de Pesquisa de Bioinsumos e Tecnologias em Saúde, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil. ORCID
Luana Michele Alves: Laboratório de Desenvolvimento e Produção de Testes Rápidos, Centro Multiusuário de Pesquisa de Bioinsumos e Tecnologias em Saúde, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil. ORCID
Luísa Valério Franca: Departamento de Biologia Celular, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil.
Gildemar José Bezerra Crispim: Departamento de Biologia Celular, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil.
Ikaro Alves de Andrade: Departamento de Biologia Celular, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil. ORCID
Bergmann Morais Ribeiro: Departamento de Biologia Celular, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil. ORCID
Tatsuya Nagata: Departamento de Biologia Celular, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil. ORCID
Samira Bührer-Sékula: Laboratório de Desenvolvimento e Produção de Testes Rápidos, Centro Multiusuário de Pesquisa de Bioinsumos e Tecnologias em Saúde, Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 74605-050, Brazil. samira@buhrer.net. ORCID
The gold standard for diagnosing COVID-19 in the acute phase is RT-qPCR. However, this molecular technique can yield false-negative results when nasopharyngeal swab collection is not conducted during viremia. To mitigate this challenge, the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) identifies anti-SARS-CoV-2 IgM antibodies in the initial weeks after symptom onset, facilitating early COVID-19 diagnosis. This study introduces a novel and highly specific IgM antibody capture ELISA (MAC-ELISA), which utilizes biotinylated recombinant SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) antigen produced in plants. Our biotinylated approach streamlines the procedure by eliminating the requirement for an anti-N-conjugated antibody, circumventing the need for peroxidase-labeled antigens, and preventing cross-reactivity with IgM autoantibodies such as rheumatoid factor. Performance evaluation of the assay involved assessing sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), negative predictive value (NPV), and accuracy using 682 RT-qPCR-positive samples, categorized by weeks relative to symptoms onset. Negative controls included 205 pre-pandemic serum samples and 46 serum samples from patients diagnosed with other diseases. Based on a cut-off of 0.087 and ROC curve analysis, the highest sensitivity of 81.2% was observed in the 8-14 days post-symptom (dps) group (2nd week), followed by sensitivities of 73.8% and 68.37% for the 1-7 dps (1st week) and 15-21 dps groups (3rd week), respectively. Specificity was consistently 100% across all groups. This newly developed biotinylated N-MAC-ELISA offers a more streamlined and cost-effective alternative to molecular diagnostics. It enables simultaneous testing of multiple samples and effectively identifies individuals with false-negative results.
