New Monoclonal Antibodies Specific for Different Epitopes of the Spike Protein of SARS-CoV-2 and Its Major Variants: Additional Tools for a More Specific COVID-19 Diagnosis
Sabrina Mariotti,
Maria Vincenza Chiantore,
Raffaela Teloni,
Angelo Iacobino,
Antonio Capocefalo,
Zuleika Michelini,
Martina Borghi,
Melissa Baggieri,
Antonella Marchi,
Paola Bucci,
Silvia Gioacchini,
Raffaele D’Amelio,
Philip J. M. Brouwer,
Silvia Sandini,
Chiara Acchioni,
Marco Sgarbanti,
Antonio Di Virgilio,
Felicia Grasso,
Andrea Cara,
Donatella Negri,
Fabio Magurano,
Paola Di Bonito,
Roberto Nisini
Affiliations
Sabrina Mariotti
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Maria Vincenza Chiantore
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Raffaela Teloni
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Angelo Iacobino
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Antonio Capocefalo
Dipartimento Sicurezza Alimentare, Nutrizione e Sanità Pubblica Veterinaria, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Zuleika Michelini
Centro Nazionale per la Salute Globale, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Martina Borghi
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Melissa Baggieri
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Antonella Marchi
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Paola Bucci
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Silvia Gioacchini
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Raffaele D’Amelio
Dipartimento di Medicina Clinica e Molecolare, Sapienza Università di Roma, 00161 Roma, Italy
Philip J. M. Brouwer
Department of Medical Microbiology, Amsterdam UMC, University of Amsterdam, 1081 Amsterdam, The Netherlands
Silvia Sandini
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Chiara Acchioni
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Marco Sgarbanti
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Antonio Di Virgilio
Centro per la Sperimentazione ed il Benessere Animale, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Felicia Grasso
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Andrea Cara
Centro Nazionale per la Salute Globale, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Donatella Negri
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Fabio Magurano
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Paola Di Bonito
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
Roberto Nisini
Dipartimento di Malattie Infettive, Istituto Superiore di Sanità, 00161 Roma, Italy
The emergence of the new pathogen SARS-CoV-2 determined a rapid need for monoclonal antibodies (mAbs) to detect the virus in biological fluids as a rapid tool to identify infected individuals to be treated or quarantined. The majority of commercially available antigenic tests for SARS-CoV-2 rely on the detection of N antigen in biologic fluid using anti-N antibodies, and their capacity to specifically identify subjects infected by SARS-CoV-2 is questionable due to several structural analogies among the N proteins of different coronaviruses. In order to produce new specific antibodies, BALB/c mice were immunized three times at 20-day intervals with a recombinant spike (S) protein. The procedure used was highly efficient, and 40 different specific mAbs were isolated, purified and characterized, with 13 ultimately being selected for their specificity and lack of cross reactivity with other human coronaviruses. The specific epitopes recognized by the selected mAbs were identified through a peptide library and/or by recombinant fragments of the S protein. In particular, the selected mAbs recognized different linear epitopes along the S1, excluding the receptor binding domain, and along the S2 subunits of the S protein of SARS-CoV-2 and its major variants of concern. We identified combinations of anti-S mAbs suitable for use in ELISA or rapid diagnostic tests, with the highest sensitivity and specificity coming from proof-of-concept tests using recombinant antigens, SARS-CoV-2 or biological fluids from infected individuals, that represent important additional tools for the diagnosis of COVID-19.