Multiplex Point-of-Care Tests for the Determination of Antibodies after Acellular Pertussis Vaccination

Most of the current serological diagnosis of pertussis is based on pertussis toxin (PT) IgG antibodies and does not differentiate between vaccination and infection-induced antibodies. PT is included in all of acellular pertussis vaccines available in the world. Multiplex testing of non-vaccine antigen-related antibodies has the potential to improve the diagnostic outcome of these assays. In this study, we developed a quantitatively spatial multiplex lateral flow immunoassay (LFIA) for the detection of IgG antibodies directed against PT, pertactin (PRN), and filamentous hemagglutinin (FHA). The assay was evaluated with serum samples with varying anti-PT, anti-PRN, and anti-FHA IgG levels and the result was compared to those obtained with standardized ELISA. The developed assay showed good specificity with PT and PRN antibodies and semiquantification throughout the antigen combinations. This exploratory study indicates that the multiplex LFIA is specific and sensitive, and a similar test platform with alternative antigens could be suitable for new type of pertussis serology.</p

Whole blood based point-of-care assay for the detection of anti-pertussis toxin IgG antibodies

Current serological diagnosis of pertussis is usually done by ELISA to determine serum specific anti-pertussis toxin (PT) IgG antibodies. However, the ELISAs are often central-laboratory based, require trained staff, and have long turnaround times. A rapid point-of-care (POC) assay for pertussis serology would aid in both diagnosis and surveillance of the disease. In this study, a quantitative lateral flow assay (LFA) with fluorescent Eu-nanoparticle reporters was used for the detection of anti-PT antibodies from whole blood. The assay was eval-uated by testing overall 141 samples including 25 before and 116 one month after acellular pertussis booster vaccination. LFA results were compared to those obtained with standardized anti-PT IgG ELISAs with paired serum samples. Correlation between the assays was high (Pearson R = 0.832), and the achieved analytical sensitivity of the LFA was 29 IU/mL, which would be sufficient for clinically relevant cutoffs for determining recent infections. The paired samples, collected pre-and post-booster, demonstrated a significant increase in anti-PT IgG antibodies similar to that detected by ELISA. The developed LFA opens up several alternatives for a suitable POC test also in middle-and low-income countries

Sensitive and quantitative detection of Cardiac Troponin I with upconverting nanoparticle lateral flow test with minimized interference

Measurement of cardiac troponin I (cTnI) should be feasible for point-of-care testing (POCT) to diagnose acute myocardial infarction (AMI). Lateral flow immunoassays (LFIAs) have been long implemented in POCT and clinical settings. However, sensitivity, matrix effect and quantitation in lateral flow immunoassays (LFIAs) have been major limiting factors. The performance of LFIAs can be improved with upconverting nanoparticle (UCNP) reporters. Here we report a new methodological approach to quantify cTnI using UCNP-LFIA technology with minimized plasma interference. The performance of the developed UCNP-LFIA was evaluated using clinical plasma samples (n = 262). The developed UCNP-LFIA was compared to two reference assays, the Siemens Advia Centaur assay and an in-house well-based cTnI assay. By introducing an anti-IgM scrub line and dried EDTA in the LFIA strip, the detection of cTnI in plasma samples was fully recovered. The UCNP-LFIA was able to quantify cTnI concentrations in patient samples within the range of 30–10,000 ng/L. The LoB and LoD of the UCNP-LFIA were 8.4 ng/L and 30 ng/L. The method comparisons showed good correlation (Spearman’s correlation 0.956 and 0.949, p </p

Mielentilatutkimusten väheneminen ja väkivaltarikollisten psykiatrinen hoito

Hankkeessa selvitettiin mielentilatutkimusten vähenemisen syitä ja seurauksia, alentuneesti syyntakeisten hoidon toteutumista vankilassa sekä psykiatrisista syistä keskeytettyjen vankeusrangaistuksen määriä. Aikaisempia havaintoja vahvistaen mielentilatutkimusten määrä vaikuttaa laskeneen sen seurauksena, että alentunut syyntakeisuus -kategorian käyttö on supistunut marginaaliseksi. Tutkimusten määrään näyttävät vaikuttaneen myös oikeudenkäymiskaareen vuonna 2006 tehty muutos sekä henkirikosten määrän väheneminen. Alentuneen syyntakeisuuden kategoria puolestaan on vähentynyt lääketieteellisissä diagnoosikäytännöissä ja persoonallisuushäiriöiden arvioinneissa tapahtuneiden muutosten takia. Syyntakeisuussäännösten soveltamiskäytäntöä kiristivät myös korkeimman oikeuden ennakkoratkaisut etenkin 2000-luvulla.Alentuneesti syyntakeisiksi katsotut henkilöt vaikuttivat hyötyvän mielentilatutkimuksesta. Alentunutta syyntakeisuutta ei kuitenkaan tunnisteta erityisen kohtelun syyksi vankilassa, mutta ryhmän rangaistusajan suunnitelmissa terveydellisiä tavoitteita huomioitiin. Heillä oli myös muita vankeja enemmän terveyteen liittyviä käyntejä vankilan ulkopuolella. Alentuneesti syyntakeisten tarpeenmukainen hoito tulee turvata vankilassa sekä lisätä keinoja hoitoon sitouttamiseksi. Vankeusrangaistuksia on keskeytetty lisääntyvästi psykiatrisen tahdosta riippumattoman hoidon tarpeen vuoksi

Nopean ja kustannustehokkaan serologisen monianalyyttilateraalivirtausmäärityksen kehittäminen hinkuyskän diagnosointiin

Hinkuyskä on maailmanlaajuinen Bordetella pertussis -bakteerin aiheuttama herkästi tarttuva hengitysteiden infektio. Hinkuyskän korkeasta rokotusasteesta huolimatta taudin esiintyvyys on lisääntynyt. Nykyisin taudin diagnosointiin käytettävät menetelmät ovat kalliita ja aikaa vieviä. Suurin osa sairastapauksista esiintyy kehitysmaissa, joissa tarvittavia resursseja on rajoitetusti, joten uusia helppokäyttöisiä diagnosointimenetelmiä on kehitettävä. Diplomityön tavoitteena oli kehittää hinkuyskän diagnosointiin lateraalivirtausmääritys, joka on kvantitatiivinen, helppokäyttöinen, nopea, kustannustehokas, ja antaa diagnostisesti eroteltavaa tietoa potilaasta. Diplomityössä optimoitiin aikaisemmin kehitettyä hinkuyskän serologiseen diagnosointiin tarkoitettua lateraalivirtausmääritystä nopeammaksi ja helpommaksi. Näytemateriaalina kokoveri on nopeampi ja helpompi vaihtoehto kuin seerumi potilasläheisessä diagnostiikassa. Diplomityössä kehitettyä kokoveripohjaista määritystä verrattiin seerumipohjaiseen standardoituun entsyymivälitteiseen immunosorbenttimääritykseen (engl. enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) referenssimäärityksellä käyttäen rokotenäytteitä (kokoverinäytteet = 141 kpl). Diplomityössä tutkittiin myös proteiini A- ja L-konjugoitujen europium-nanopartikkelien toimivuutta kokonaisimmunoglobuliinipitoisuuden määrittämisessä seeruminäytteistä (18 kpl). Lisäksi kehitettiin monianalyyttimääritys, jossa käytettiin testiviivoilla kolmea bakteerin virulenssitekijää. Kokoverimäärityksen tulokset korreloivat ELISA:n tuloksien kanssa kohtalaisesti (Pearson r=0,632), mutta vaihtelua havaittiin huomattavasti. Kokoveritestin analyyttinen herkkyys osoittautui huonommaksi kuin ELISA:lla, mutta testin tarkoituksen huomioon ottaen riittäväksi. Kehitetty lateraalivirtausmääritys kokoverellä oli yksinkertaisempi, edullisempi ja nopeampi verrattuna perinteisiin menetelmiin. Proteiini L- leimakonjugaatti vaikutti lupaavalta näytteen kokonaisimmunoglobuliinipitoisuuden määrittämisessä. Monianalyyttimääritys osoitti hyvää spesifisyyttä ja tulokset olivat semikvantitatiivisia. Joidenkin näytteiden kanssa havaittiin kuitenkin epäspesifistä sitoutumista tietyillä antigeeni-testiviivoilla. Yhteenvetona voidaan todeta, että kehitetyt menetelmät vaikuttivat lupaavilta vaihtoehdoilta hinkuyskän serologiseen diagnosointiin, mutta menetelmien herkkyyden ja toistettavuuden parantamiseksi, lisää tutkimusta on suoritettava. Esimerkiksi käänteisviritteisten nanopartikkelien toimivuutta voitaisiin testata analyytin havaitsemisessa. Lisäksi monianalyyttimäärityksessä tulisi tutkia infektiospesifisien antigeenien toimivuutta.Whooping cough is a global infection caused by Bordetella pertussis -bacteria. Despite the high vaccination rate of pertussis, the incidence of the disease has increased. The methods currently used for pertussis diagnostics are expensive and time consuming. Most pertussis cases and deaths occur in developing countries, where the necessary resources are limited. New point-of-care diagnostic methods need to be developed. The aim of the thesis was to develop a lateral flow assay which is quantitative, easy to use, fast, cost-effective, and provides diagnostically differentiated information about the patient. In this study the whole blood based lateral flow assay was compared to serum-based standardized enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) with whole blood samples (141 pcs) and investigated the functionality of protein A- and L-conjugated europium nanoparticles in determining the total immunoglobulin concentrations of the sample with serum samples (9 pcs). Multi-analyte assay was developed using three test lines with virulence factors of the Bordetella pertussis -bacteria. The results of the whole blood lateral flow assay correlated moderately with the results of the ELISA assay (Pearson r = 0.632), but significant variation was observed. The analytical sensitivity of the whole blood test proved to be inferior to with ELISA, but sufficient considering the cut-off levels. The developed whole blood based lateral flow assay is simpler, cheaper, and faster compared to traditional methods. The protein L-label conjugate appeared promising results in determining the total immunoglobulin content of the sample, but the best signal response was achieved with protein A-label conjugate. Good specificity was observed with developed multiplex lateral flow assay and the results were semiquantitative. However, non-specific binding was observed on with certain antigen test lines. In conclusion, the developed methods appear to be promising alternatives for the serological diagnosis of pertussis. To improve the sensitivity and reproducibility of the methods, further research is needed. For example, upconverting nanoparticles should be tested as a label and the functionality of infection-specific antigens should be studied in a multiplex lateral flow assay

Multiplex Point-of-Care Tests for the Determination of Antibodies after Acellular Pertussis Vaccination

Most of the current serological diagnosis of pertussis is based on pertussis toxin (PT) IgG antibodies and does not differentiate between vaccination and infection-induced antibodies. PT is included in all of acellular pertussis vaccines available in the world. Multiplex testing of non-vaccine antigen-related antibodies has the potential to improve the diagnostic outcome of these assays. In this study, we developed a quantitatively spatial multiplex lateral flow immunoassay (LFIA) for the detection of IgG antibodies directed against PT, pertactin (PRN), and filamentous hemagglutinin (FHA). The assay was evaluated with serum samples with varying anti-PT, anti-PRN, and anti-FHA IgG levels and the result was compared to those obtained with standardized ELISA. The developed assay showed good specificity with PT and PRN antibodies and semiquantification throughout the antigen combinations. This exploratory study indicates that the multiplex LFIA is specific and sensitive, and a similar test platform with alternative antigens could be suitable for new type of pertussis serology

Sensitive and quantitative detection of cardiac troponin I with upconverting nanoparticle lateral flow test with minimized interference

Abstract Measurement of cardiac troponin I (cTnI) should be feasible for point-of-care testing (POCT) to diagnose acute myocardial infarction (AMI). Lateral flow immunoassays (LFIAs) have been long implemented in POCT and clinical settings. However, sensitivity, matrix effect and quantitation in lateral flow immunoassays (LFIAs) have been major limiting factors. The performance of LFIAs can be improved with upconverting nanoparticle (UCNP) reporters. Here we report a new methodological approach to quantify cTnI using UCNP-LFIA technology with minimized plasma interference. The performance of the developed UCNP-LFIA was evaluated using clinical plasma samples (n = 262). The developed UCNP-LFIA was compared to two reference assays, the Siemens Advia Centaur assay and an in-house well-based cTnI assay. By introducing an anti-IgM scrub line and dried EDTA in the LFIA strip, the detection of cTnI in plasma samples was fully recovered. The UCNP-LFIA was able to quantify cTnI concentrations in patient samples within the range of 30–10,000 ng/L. The LoB and LoD of the UCNP-LFIA were 8.4 ng/L and 30 ng/L. The method comparisons showed good correlation (Spearman’s correlation 0.956 and 0.949, p &lt; 0.0001). The developed UCNP-LFIA had LoD suitable for ruling in AMI in patients with elevated cTnI levels and was able to quantify cTnI concentrations in patient samples. The technology has potential to provide simple and rapid assay for POCT in ED setting