Universität zu Köln

Carthaus, Anna (2022). Dried Blood Spots (DBS) im Kontext der Übersichts- und Impfeffektivitätsanalytik bezüglich Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Trotz Aufwendung massiver finanzieller und personeller Ressourcen sowie Einschränkungen des öffentlichen und privaten Lebens ist eine effektive Eindämmung von SARS-CoV-2 bislang nicht geglückt. Der Nachweis von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern mit Hilfe serologischer Tests stellt in der Pandemiebekämpfung ein wertvolles Hilfsmittel dar, um unerkannt infizierte Personen zu detektieren, die Ausbreitung des Infektionsgeschehens nachzuvollziehen, die Effektivität politischer Maßnahmen zu evaluieren, die entscheidenden Kriterien von Antikörpern als Schutzkorrelat zu untersuchen, die Antikörperentwicklung nach Impfung zu verfolgen oder potentielle Plasmaspender zu identifizieren. Serologische Tests sind jedoch auf die Entnahme einer venösen Blutprobe angewiesen, was ihre Anwendung stark einschränkt. Demgegenüber hat der Einsatz getrockneter Blutstropfen erhebliche Vorteile, da diese eine dezentrale, minimal-invasive und selbständige Probenentnahme ermöglichen. Auch wenn Anti-SARS-CoV-2-Antikörper in DBS in ersten Studien qualitativ nachgewiesen werden konnten, ist der quantitative Nachweis bislang unzureichend untersucht. In der vorliegenden Arbeit sollte dieser erbracht werden. Darüber hinaus sollten die Vorteile von DBS auf Individual- und Kohortenebene genutzt werden, um die longitudinale Antikörperentwicklung nach Impfung sowie die Seroprävalenz unter Beschäftigten der Deutschen Sporthochschule zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde zunächst eine Kreuzvalidierung der Antikörperantwort in gepaarten DBS- und Vollblutproben 27 ehemals infizierter und 96 geimpfter Probanden durchgeführt. Anschließend wurde die durch Impfung induzierte Antikörperentwicklung von 27 Probanden mit Hilfe regelmäßiger, selbständig entnommener DBS-Proben parallel zur Impfserie longitudinal überwacht. Berücksichtigt wurden die Impfstoffe BNT162b2, mRNA-1273 und ChAdOx1 nCoV-19 sowie ChAdOx1 nCoV-19 in Kombination mit einem mRNA-Impfstoff. Schließlich wurde durch qualitative Analyse von 557 DBS-Proben DSHS-Beschäftigter vor und nach dem Wintersemester 2020/21 ein großvolumiger Einsatz der Methode sowie der Einfluss des Semesterbetriebs auf das Infektionsgeschehen untersucht. Die Proben wurden mit Hilfe eines quantitativen Immunoassays zur Detektion von Anti-RBD-Antikörpern und eines qualitativen Immunoassays zur Detektion von Anti-N-Antikörpern analysiert. Zwischen DBS- und Vollblutproben konnte eine lineare Korrelation der Antikörperkonzentration nachgewiesen werden (R2 = 0,89). Zur Ermittlung der Antikörperkonzentration in Serum oder Plasma auf Basis von DBS unter Anwendung des vorgestellten Verfahrens kann ein Umrechnungsfaktor von mindestens zehn angenommen werden. Die selbständige und nicht supervidierte DBS-Entnahme mittels volumetrischer Glaskapillare zeigte keinen Nachteil gegenüber der supervidierten oder durch eine medizinische Fachkraft durchgeführten Entnahme. Der alternative Einsatz einer volumetrischen Microsampling-Technologie erleichterte jedoch die Probenentnahme und -aufbereitung. Hinsichtlich der Antikörperentwicklung nach Impfung zeigten die Teilnehmenden unterschiedliche Verläufe und Antikörperkonzentrationen. Der wesentliche Anstieg der Antikörperkonzentration war erst nach Erhalt der zweiten Impfdosis zu beobachten. Die Kombination von ChAdOx1 nCoV-19 mit einem mRNA-Impfstoff führte zu einer deutlich höheren Antikörperantwort als die homologe ChAdOx1 nCoV-19-Impfung. Auf Kohortenebene erlaubte der Einsatz von DBS einen hohen und schnellen Probenumsatz mit geringen personellen und finanziellen Mitteln. Der DSHS-Semesterbetrieb mit reduziertem Studierendenkontakt zeigte im Vergleich zum Infektionsgeschehen in der Stadt Köln keine überproportionale Zunahme von SARS-CoV-2-Infektionen unter den Beschäftigten. Angesichts der fortschreitenden Pandemie wird es in Zukunft von entscheidender Bedeutung bleiben, die Ausbreitung von SARS-CoV-2 zu verfolgen, den Immunstatus auf Individual- und Bevölkerungsebene zu quantifizieren, eine protektive Antikörperschwelle zu definieren und vulnerable Gruppen zu identifizieren. Mit Hilfe der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass DBS für den quantitativen und qualitativen Nachweis von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern eine zuverlässige Alternative zur Standardmatrix Vollblut darstellen und die Untersuchung sowohl individueller Antikörperreaktionen als auch großer Kohorten in kurzer Zeit mit geringem personellem und finanziellem Aufwand erlauben.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Carthaus, Anna UNSPECIFIED UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-641252
Date:	2022
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Externe Einrichtungen
Subjects:	Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Dried Blood Spots (DBS) English Anti-SARS-CoV-2-Antikörper German Impfung German Infektion German Analytik German SARS-CoV-2 German
Date of oral exam:	11 July 2022
Referee:	Name Academic Title Brixius, Klara Prof. Dr. rer. nat. Fätkenheuer, Gerd Prof. Dr. med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/64125