Development of in-house serological methods for diagnosis and surveillance of chikungunya

Abstract

Objective. To develop and evaluate serological methods for chikungunya diagnosis and research in Nicaragua. Methods. Two IgM ELISA capture systems (MAC-ELISA) for diagnosis of acute chikungunya virus (CHIKV) infections, and two Inhibition ELISA Methods (IEM) to measure total antibodies against CHIKV were developed using monoclonal antibodies (mAbs) and hyperimmune serum at the National Virology Laboratory of Nicaragua in 2014–2015. The sensitivity, specificity, predictive values, and agreement of the MAC-ELISAs were obtained by comparing the results of 198 samples (116 positive; 82 negative) with the Centers for Disease Control and Prevention’s IgM ELISA (Atlanta, Georgia, United States; CDC-MAC-ELISA). For clinical evaluation of the four serological techniques, 260 paired acute and convalescent phase serum samples of suspected chikungunya cases were used. Results. All four assays were standardized by determining the optimal concentrations of the different reagents. Processing times were substantially reduced compared to the CDC-MACELISA. For the MAC-ELISA systems, a sensitivity of 96.6% and 97.4%, and a specificity of 98.8% and 91.5% were obtained using mAb and hyperimmune serum, respectively, compared with the CDC method. Clinical evaluation of the four serological techniques versus the CDC real-time RT-PCR assay resulted in a sensitivity of 95.7% and a specificity of 88.8%–95.9%. Conclusion. Two MAC-ELISA and two IEM systems were standardized, demonstrating very good quality for chikungunya diagnosis and research demands. This will achieve more efficient epidemiological surveillance in Nicaragua, the first country in Central America to produce its own reagents for serological diagnosis of CHIKV. The methods evaluated here can be applied in other countries and will contribute to sustainable diagnostic systems to combat the disease.

Objetivo. Elaborar y evaluar métodos serológicos para el diagnóstico y la investigación del chikungunya. Métodos. Se elaboraron dos sistemas de ELISA de captura de IgM (MAC-ELISA por sus siglas en inglés) para el diagnóstico de la infección aguda por el virus de (CHIKV) y dos métodos de ELISA de inhibición (MEI) para determinar el valor cuantitativo de los anticuerpos totales contra el CHIKV, en el Laboratorio Nacional de Virología de Nicaragua en 2014–2015, para lo cual se utilizaron anticuerpos monoclonales (AcMo) y sueros hiperinmunes. Se determinó la sensibilidad, la especificidad y los valores predictivos, así como la concordancia de los MAC-ELISA, comparando los resultados de 198 muestras (116 positivas y 82 negativas) con el ELISA de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos (Atlanta; MACELISA- CDC). Para la evaluación clínica de las cuatro técnicas serológicas, se emplearon 260 muestras de suero obtenidas en la fase aguda y en la fase de convalecencia de presuntos casos de chikungunya. Resultados. Se estandarizaron los cuatro métodos analíticos determinando las concentraciones óptimas de los diferentes reactivos. La duración del procesamiento se redujo sustancialmente en comparación con el MAC-ELISA-CDC. Con los sistemas de MAC-ELISA, se obtuvo una sensibilidad del 96,6% y del 97,4% y una especificidad del 98,8% y del 91,5% al utilizar AcMo y suero hiperinmune, respectivamente, en comparación con el método de los CDC. La evaluación clínica de las cuatro técnicas serológicas, en comparación con la PCR en tiempo real de los CDC, arrojó una sensibilidad del 95,7% y una especificidad del 88,8%–95,9%. Conclusiones. Se estandarizaron dos sistemas de ELISA-MAC y dos de MEI y se comprobó que poseen la calidad adecuada para el diagnóstico y las investigaciones del chikungunya, con lo cual mejorará la eficiencia de la vigilancia epidemiológica en Nicaragua, el primer país centroamericano que produce sus propios reactivos para el diagnóstico serológico del CHIKV. Los métodos estudiados en este trabajo pueden aplicarse en otros países y contribuyen al desarrollo de sistemas de diagnóstico sostenibles para combatir la enfermedad.