Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology61910.36233/0507-4088-127ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleCompetitive ELISA test system for the detection of antibodies to the rabies virus in animals (Rhabdoviridae: Lyssavirus)Тест-система на основе конкурентного иммуноферментного анализа для выявления антител к вирусу бешенства животных (Rhabdoviridae: Lyssavirus)https://orcid.org/0000-0001-9757-784X4888-9180LobanovaVarvara A.ЛобановаВарвара Андреевна
Russian Federation

Postgraduate Student of the Immunology Department, FSBI “All-Russian Research and Technological Institute of Biological Industry”; Assistant of Biotechnology Department, FSBEI HE “Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy”

аспирант отдела иммунологии Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности (ФГБНУ ВНИТИБП); ассистент кафедры биотехнологии Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева

varvara.ustinova1995@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0694-9834TsarkovaKristina N.ЦарьковаКристина Николаевна
Russian Federation

Junior Research Scientist of the Department of Immunology

младший научный сотрудник отдела иммунологии

car-cristina@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6442-226X3155-3489BogomolovaOlesya A.БогомоловаОлеся Анатольевна
Russian Federation

PhD of Biological Sciences, Senior Research Scientist of the Department of Immunology

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела иммунологии

noo_vnitibp@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0849-25246054-5026MatveevaIrina N.МатвееваИрина Николаевна
Russian Federation

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Molecular Biology and Virology

доктор биологических наук, профессор, заведующая отделом молекулярной биологии и вирусологии

biolog1967@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4295-14246675-9170KlyukinaValentina I.КлюкинаВалентина Ивановна
Russian Federation

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Immunology

доктор биологических наук, профессор, заведующая отделом иммунологии

klyukinavi@yandex.ruAll-Russian Research and Technological Institute of Biological IndustryФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности»Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»1611202267433134024062022Copyright ©; 2022, Lobanova V.A., Tsarkova K.N., Bogomolova O.A., Matveeva I.N., Klyukina V.I.Copyright ©; 2022, Лобанова В.А., Царькова К.Н., Богомолова О.А., Матвеева И.Н., Клюкина В.И.2022Lobanova V.A., Tsarkova K.N., Bogomolova O.A., Matveeva I.N., Klyukina V.I.Лобанова В.А., Царькова К.Н., Богомолова О.А., Матвеева И.Н., Клюкина В.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/619

Introduction. The main approach to the rabies prevention is the vaccination of domestic and wild carnivores. For the routine evaluation the anti-rabies vaccination effectiveness, World Organization for Animal Health (OIE) recommends various enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA).

The aim of the study was to design and validate a competitive ELISA (cELISA) test system for the detection of antibodies to the rabies virus (RABV).

Materials and methods. The development of the cELISA was carried out following the OIE recommendations.

Results. The repeatability of the cELISA results within one laboratory was satisfactory (coefficient of variation 7.95–13.61%). The coefficient of determination (CD) between the results of the virus neutralization reaction (FAVN) and cELISA was 0.988, p < 0.001. The lower threshold for antibody detection was less than 0.02 IU/ml. The cELISA did not demonstrate cross-reactivity against antibodies to canine distemper virus, parainfluenza virus, parvovirus, coronavirus, and canine adenovirus (types I and II). During the study of 137 dog blood sera, diagnostic specificity (DSp) and diagnostic sensitivity (DSe) for the cELISA were 83.1% and 94.9%, respectively, and CD between the cELISA and FAVN results was 0.968, p < 0.001.

Discussion. Indirect ELISA test systems for determining the level of antibodies to RABV are not sensitive enough compared to reference tests, unlike cELISA. The developed test system is not inferior for its DSp and DSe to the commercial cELISA BioPro ELISA Rabies Ab (DSp 66.7%, DSe 94.4%).

Conclusion. The developed cELISA test system can be used to detect antibodies to RABV in the blood serum of dogs for evaluating the effectiveness of mass vaccination programs.

Введение. Основным направлением профилактики бешенства является вакцинация домашних и диких плотоядных животных. Для рутинной оценки эффективности антирабической вакцинации Международным эпизоотическим бюро (МЭБ) рекомендован иммуноферментный анализ (ИФА). Актуальной задачей остаётся разработка модификаций ИФА с большей диагностической специфичностью (ДС) и чувствительностью (ДЧ).

Цель работы – конструирование и валидация тест-системы на основе конкурентного ИФА (кИФА) для выявления антител к вирусу бешенства (ВБ).

Материалы и методы. Разработку тест-системы проводили в соответствии с рекомендациями МЭБ. Определяли дозу ВБ для сенсибилизации планшетов, состав блокирующего буфера; оптимальные разведения компонентов; порядок интерпретации результатов ИФА.

Результаты. Повторяемость результатов кИФА в рамках одной лаборатории была удовлетворительной: коэффициент вариации – 7,95–13,61%, коэффициент детерминации (КД) между результатами реакции нейтрализации (FAVN) и кИФА – 0,988, p < 0,001. Нижний порог обнаружения антител составил менее 0,02 МЕ/мл. Разработанная тест-система не демонстрировала кросс-реактивности в отношении антител к вирусу чумы плотоядных, вирусу парагриппа, парвовирусу, коронавирусу, аденовирусу собак (I и II серотипа). При исследовании 137 сывороток крови собак ДС и ДЧ кИФА составили 83,1 и 94,9% соответственно, КД между результатами кИФА и FAVN – 0,968, p < 0,001.

Обсуждение. Диагностикумы для определения уровня антител к ВБ на основе непрямого ИФА недостаточно чувствительны по сравнению с референс-тестами. Оптимальным решением являются варианты кИФА с применением биотинилированных антител. Разработанная тест-система по ДС и ДЧ не уступает коммерческой тест-системе кИФА BioPro ELISA Rabies Ab: ДС 66,7%, ДЧ 94,4%.

Заключение. Таким образом, разработанная тест-система на основе кИФА может быть использована для выявления антител к ВБ в сыворотке крови собак при оценке эффективности программ массовой вакцинации.

rabiesantibodies/analysisnzyme-linked immunosorbent assay/methodsenzyme-linked immunosorbent assay/veterinarysensitivity and specificityROC curveбешенствовыявление антителконкурентный иммуноферментный анализдиагностическая специфичностьдиагностическая чувствительностьROC-анализГосударственный бюджетThe state budgetFZFU-2019-0013OIE Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals – 2018. Chapter 3.1.17. Rabies (infection with Rabies virus and other Lyssaviruses). Available at: https://www.woah.org/fileadmin/Home/eng/Health_standards/tahm/3.01.17_RABIES.pdfKaraulov A.K., Varkentin A.V., Petrova O.N., Tatsenko E.E., Semenova N.A., Shcherbin S.V., et al. Report of the information and analytical center of the Veterinary Supervision Department of the Federal Service for Veterinary and Phytosanitary Surveillance (Rosselkhoznadzor) (FSBI «Federal Centre for Animal Health» (FGBI «ARRIAH») on the epizootic situation in the Russian Federation for 2020. Available at: https://fsvps.gov.ru/sites/default/files/files/iac/2022/2021_31_12_godovoy_otchet.pdf (in Russian)Караулов А.К., Варкентин А.В., Петрова О.Н., Таценко Е.Е., Семёнова Н.А., Щербин С.В. и др. Отчет по эпизоотической ситуации в РФ за 2021 г. Available at: https://fsvps.gov.ru/sites/default/files/files/iac/2022/2021_31_12_godovoy_otchet.pdfLobanova V.A., Klyukina V.I. Biotechnological aspects of improving detection methods antibodies to animal rabies virus. Vestnik biotekhnologii i fiziko-khimicheskoy biologii im. Yu. A. Ovchinnikova. 2021; 17(1): 62–75. (in Russian)Лобанова В.А., Клюкина В.И. Биотехнологические аспекты совершенствования методов выявления антител к вирусу бешенства животных. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю. А. Овчинникова. 2021; 17(1): 62–75.Sugiyama M., Yoshiki R., Tatsuno Y., Hiraga S., Itoh O., Gamoh K., et al. A new competitive enzyme-linked immunosorbent assay demonstrates adequate immune levels to rabies virus in compulsorily vaccinated Japanese domestic dogs. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 1997; 4(6): 727–30. https://doi.org/10.1128/cdli.4.6.727-730.1997Bedeković T., Šimić I., Krešić N., Lojkić I., Mihaljević Ž., Sučec I., et al. Evaluation of ELISA for the detection of rabies virus antibodies from the thoracic liquid and muscle extract samples in the monitoring of fox oral vaccination campaigns. BMC Vet. Res. 2016; 12: 76. https://doi.org/10.1186/s12917-016-0701-0Mojžiš M., Korytár P., Jerg S. Development and validation of ELISA test for detection of rabies anti-glycoprotein antibodies. In: Proceedings of the International Conference on Rabies in the Americas (RITA XIX). Atlanta; 2008: 48–9.Wasniewski M., Cliquet F. Evaluation of ELISA for detection of rabies antibodies in domestic carnivores. J. Virol. Methods. 2012; 179(1): 166–75. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2011.10.019Wasniewski M., Almeida I., Baur A., Bedekovic T., Boncea D., Chaves L.B., et al. First international collaborative study to evaluate rabies antibody detection method for use in monitoring the effectiveness of oral vaccination programmes in fox and raccoon dog in Europe. J. Virol. Methods. 2016; 238: 77–85. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2016.10.006Lobanova V.A., Klyukina V.I. Obtaining components of a test system based on a competitive ELISA for the detection of antibodies to the rabies virus. Veterinarnyy vrach. 2022; (2): 29–39. https://doi.org/10.33632/1998-698X.2022_29_39 (in Russian)Лобанова В.А., Клюкина В.И. Получение компонентов тест-системы на основе конкурентного иммуноферментного анализа для выявления антител к вирусу бешенства. Ветеринарный врач. 2022; (2): 29–39. https://doi.org/10.33632/1998-698X.2022_29_39Burns R., ed. Immunochemical Protocols. Totowa, NJ: Humana Press; 2005.Gibbs J., Vessels M., Rothenberg M. Effective blocking procedures in ELISA assays. Application note. Available at: https://www.corning.com/catalog/cls/documents/application-notes/CLS-DD-AN-456.pdfNovikov D.A., Novochadov V.V. Statistical Methods in Biomedical Experiment (Typical Cases) [Statisticheskie metody v mediko-biologicheskom eksperimente (tipovye sluchai)]. Volgograd; 2005. (in Russian)Новиков Д.А., Новочадов В.В. Статистические методы в медико-биологическом эксперименте (типовые случаи). Волгоград; 2005.Esterhuysen J.J., Prehaud C., Thomson G.R. A liquid-phase blocking ELISA for the detection of antibodies to rabies virus. J. Virol. Methods. 1995; 51(1): 31–42. https://doi.org/10.1016/0166-0934(94)00098-2Hismatullina N.A., Guljukin A.M., Sabirova V.V., Gafarova A.Z., Elakov A.L. Development and application of a novel ELISA-block test-system to improve rabies vaccine prevention. Veterinarnaya meditsina. 2012; (96): 64–6. (in Russian)Хисматуллина Н.А., Гулюкин А.М., Сабирова В.В., Гафарова А.З., Елаков А.Л. Разработка и применение блок-иммуноферментной тест-системы для контроля эффективности вакцинопрофилактики бешенства. Ветеринарная медицина. 2012; (96): 64–6.Aronthippaitoon Y., Samer W., Atuntee T., Thananchai H., Thongkorn K., Pongsopawijit P., et al. A cost effective easy competitive enzyme-linked immunosorbent assay suitable for monitoring protective immunity against the rabies virus in the serum of humans and dogs. Jpn J. Infect. Dis. 2019; 72(2): 99–105. https://doi.org/10.7883/yoken.JJID.2018.248Fontana D., Rodriguez M.C., Garay E., Russo S., Prieto C. Optimization and validation of a blocking ELISA for quantitation of anti-rabies immunoglobulins in multispecies sera. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020; 104(9): 4127–39. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10490-6Zhang S., Liu Y., Zhang F., Hu R. Competitive ELISA using a rabies glycoprotein-transformed cell line to semi-quantify rabies neutralizing-related antibodies in dogs. Vaccine. 2009; 27(15): 2108–13. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2009.01.126Korimbocus J., Dehay N., Tordo N., Cano F., Morgeaux S. Development and validation of a quantitative competitive ELISA for potency testing of equine anti rabies sera with other potential use. Vaccine. 2016; 34(28): 3310–6. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2016.04.086Muhamuda K., Madhusudana S.N., Ravi V. Development and evaluation of a competitive ELISA for estimation of rabies neutralizing antibodies after post-exposure rabies vaccination in humans. Int. J. Infect. Dis. 2007; 11(5): 441–5. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2006.09.013Servat A., Cliquet F. OIE Reference Laboratory for Rabies; WHO. Collaborative study to evaluate a new ELISA test to monitor the effectiveness of rabies vaccination in domestic carnivores. Virus. Res. 2006; 120(1-2): 17–27. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2006.02.011Wasniewski M., Labbe A., Tribout L., Rieder J., Labadie A., Schereffer J.L., et al. Evaluation of a rabies ELISA as an alternative method to seroneutralisation tests in the context of international trade of domestic carnivores. J. Virol. Methods. 2014; 195: 211–20. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2013.10.021Feyssaguet M., Dacheux L., Audry L., Compoint A., Morize J.L., Blanchard I., et al. Multicenter comparative study of a new ELISA, PLATELIA RABIES II, for the detection and titration of anti-rabies glycoprotein antibodies and comparison with the rapid fluorescent focus inhibition test (RFFIT) on human samples from vaccinated and non-vaccinated people. Vaccine. 2007; 25(12): 2244–51. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2006.12.012Welch R.J., Anderson B.L., Litwin C.M. An evaluation of two commercially available ELISAs and one in-house reference laboratory ELISA for the determination of human anti-rabies virus antibodies. J. Med. Microbiol. 2009; 58(Pt. 6): 806–10. https://doi.org/10.1099/jmm.0.006064-0Cliquet F., McElhinney L.M., Servat A., Boucher J.M., Lowings J.P., Goddard T., et al. Development of a qualitative indirect ELISA for the measurement of rabies virus-specific antibodies from vaccinated dogs and cats. J. Virol. Methods. 2004; 117(1): 1–8. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2003.12.001