Plaque Reduction Neutralization Test (PRNT) Accuracy in Evaluating Humoral Immune Response to SARS-CoV-2
Ingrid Siciliano Horbach,
Adriana de Souza Azevedo,
Waleska Dias Schwarcz,
Nathalia dos Santos Alves,
Brenda de Moura Dias,
Bruno Pimenta Setatino,
Luma da Cruz Moura,
Ariane Faria de Souza,
Caio Bidueira Denani,
Stephanie Almeida da Silva,
Thiago Goes Pimentel,
Victor de Oliveira Silva Ferreira,
Tamiris Azamor,
Ana Paula Dinis Ano Bom,
Maria da Penha Gomes Gouvea,
José Geraldo Mill,
Valéria Valim,
Jessica Polese,
Ana Carolina Campi-Azevedo,
Vanessa Peruhype-Magalhães,
Andréa Teixeira-Carvalho,
Olindo Assis Martins-Filho,
Sheila Maria Barbosa de Lima,
Ivanildo Pedro de Sousa Junior
Affiliations
Ingrid Siciliano Horbach
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Adriana de Souza Azevedo
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Waleska Dias Schwarcz
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Nathalia dos Santos Alves
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Brenda de Moura Dias
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Bruno Pimenta Setatino
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Luma da Cruz Moura
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Ariane Faria de Souza
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Caio Bidueira Denani
Laboratório de Análise Imunomolecular, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Stephanie Almeida da Silva
Laboratório de Tecnologia Virológica, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Thiago Goes Pimentel
Núcleo de Apoio Administrativo VDINV, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Victor de Oliveira Silva Ferreira
Seção de Validação Analítica, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Tamiris Azamor
Laboratório de Tecnologia Imunológica, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Ana Paula Dinis Ano Bom
Laboratório de Tecnologia Imunológica, Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Maria da Penha Gomes Gouvea
Hospital Universitário Cassiano Antônio Moraes, Universidade Federal do Espírito Santo (HUCAM-UFES/EBSERH), Vitória 29041-295, Brazil
José Geraldo Mill
Hospital Universitário Cassiano Antônio Moraes, Universidade Federal do Espírito Santo (HUCAM-UFES/EBSERH), Vitória 29041-295, Brazil
Valéria Valim
Hospital Universitário Cassiano Antônio Moraes, Universidade Federal do Espírito Santo (HUCAM-UFES/EBSERH), Vitória 29041-295, Brazil
Jessica Polese
Programa de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas da Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória 29500-000, Brazil
Ana Carolina Campi-Azevedo
Grupo Integrado de Pesquisa em Biomarcadores, Instituto René Rachou, FIOCRUZ-Minas, Belo Horizonte 30190-002, Brazil
Vanessa Peruhype-Magalhães
Grupo Integrado de Pesquisa em Biomarcadores, Instituto René Rachou, FIOCRUZ-Minas, Belo Horizonte 30190-002, Brazil
Andréa Teixeira-Carvalho
Grupo Integrado de Pesquisa em Biomarcadores, Instituto René Rachou, FIOCRUZ-Minas, Belo Horizonte 30190-002, Brazil
Olindo Assis Martins-Filho
Grupo Integrado de Pesquisa em Biomarcadores, Instituto René Rachou, FIOCRUZ-Minas, Belo Horizonte 30190-002, Brazil
Sheila Maria Barbosa de Lima
Departamento de Desenvolvimento Experimental e Pré-clínico (DEDEP), Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos Bio-Manguinhos, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Ivanildo Pedro de Sousa Junior
Laboratório de Virologia e Parasitologia Molecular, Instituto Oswaldo Cruz/Fiocruz, Rio de Janeiro 21040-900, Brazil
Massive vaccination positively impacted the SARS-CoV-2 pandemic, being a strategy to increase the titers of neutralizing antibodies (NAbs) in the population. Assessing NAb levels and understanding the kinetics of NAb responses is critical for evaluating immune protection. In this study, we optimized and validated a PRNT50 assay to assess 50% virus neutralization and evaluated its accuracy to measure NAbs to the original strain or variant of SARS-CoV-2. The optimal settings were selected, such as the cell (2 × 105 cells/well) and CMC (1.5%) concentrations and the viral input (~60 PFU/well) for PRNT-SARS-CoV-2 with cut-off point = 1.64 log5 based on the ROC curve (AUC = 0.999). The validated PRNT-SARS-CoV-2 assay presented high accuracy with an intraassay precision of 100% for testing samples with different NAb levels (low, medium, and high titers). The method displays high selectivity without cross-reactivity with dengue (DENV), measles (MV), zika (ZIKV), and yellow fever (YFV) viruses. In addition, the standardized PRNT-SARS-CoV-2 assay presented robustness when submitted to controlled variations. The validated PRNT assay was employed to test over 1000 specimens from subjects with positive or negative diagnoses for SARS-CoV-2 infection. Patients with severe COVID-19 exhibited higher levels of NAbs than those presenting mild symptoms for both the Wuhan strain and Omicron. In conclusion, this study provides a detailed description of an optimized and validated PRNT50 assay to monitor immune protection and to subsidize surveillance policies applied to epidemiologic studies of COVID-19.