COVID 19: Kit Ujian Antigen atau Kit Ujian Antibodi

Oleh : Ts. Dr. Mohd Hamzah B. Mohd Nasir
Kulliyah Sains, Universiti Islam Antarabangsa Malaysia, Kampus Kuantan

Sidang media oleh Ketua Pengarah Kesihatan, Datuk Dr. Noor Hisham Abdullah pada 04/04/2020 yang lalu ada menegaskan bahawa pihak Kementerian Kesihatan Malaysia (KKM) telah memutuskan bahawa kit ujian antibodi tidak boleh digunakan dalam diagnosis untuk COVID-19. Tahukah anda apakah yang menjadi sandaran kepada keputusan tersebut?

Antigen vs. Antibodi

Tahukan anda apakah yang dimaksudkan dengan perkataan antigen dan antibodi. Secara ringkas, antigen adalah zat atau sebatian yang terdiri dari protin atau toksin yang mampu merangksang pembentukan atau pengeluaran antibodi oleh sistem imun tubuh badan. Dalam kes COVID-19, jangkitan adalah disebakan oleh virus korona yang dinamakan sebagai SARS-CoV-2. Pada permukaan dan struktur SARS-CoV-2 (Rajah 1), terdapat protin yang menjadi antigen kepada virus tersebut. Protin tersebut adalah (i) protin spike [Protin-S], (ii) Protin envelop [Protin-E], (iii) protin membran [Protin-M] dan (iv) protin nuklokapsid [Protin-N]. Ini secara tidak langsung bermakna, antigen SARS-CoV-2 adalah apa yang ada pada virus itu sendiri. Sehingga kini, kebanyakan rujukan kajian mensasarkan Protin-S dan Protin-N sebagai antigen dan imunogen kerana ianya memaparkan struktur unik, membezakan antara SARS-CoV-2 dan SARS-CoV.

Antibodi pula adalah glikoprotin (immunoglobulin) yang dihasilkan dan dirembes oleh sel limfosit B yang telah diaktifkan menjadi sel plasma. Antibodi yang dihasilkan ini akan mengenali antigen-antigen khusus kepada struktur yang mengaktifkan penghasilan antibodi itu sendiri. Terdapat 5 isotip (isotype) utama kepada antibodi, ataupun immunoglobulin (Ig) ini iaitu; (i) IgG, (ii) IgA, (iii) IgM, (iv) IgD, dan (v) IgE. Antara lima isotip ini, IgM dan IgG adalah menjadi tumpuan apabila kesan imuniti akibat jangkitan dibicarakan.

Antibodi dihasilkan oleh badan hasil tindak balas oleh jangkitan. Ini secara tidak langsung bermakna, antibodi hanya boleh dikesan selepas sel imun tubuh manjalani langkah mengenali antigen, memproses antigen, mengaktifkan sel Limfosit B dan merembeskan antibodi yang juga diangkut ke seluruh badan melalui salur darah. Proses yang panjang ini mengambil masa antara 3-10 hari dari jangkitan berlaku (Rajah 3).

Kit Ujian Antibodi atau Kit Ujian Antigen ?

Jadi, kit manakah yang kita perlukan? Ujian kehadiran antibodi atau kehadiran antigen untuk COVID-19 ini?

Kit ujian antigen

Dalam konteks umum, kit ujian antibodi adalah satu set lengkap bahan dan radas untuk menguji kehadiran antibodi. Dalam artikel yang lepas, telah diterangkan prinsip asas bagaimana kit ujian pantas yang menggunakan platform Lateral Flow Immuno Assay (LFIA) (https://www.majalahsains.com/kit-ujian-pantas-covid-19-igg-igm/). Secara ringkas, kit ini mengesan kehadiran antibodi dengan mengesan IgG dan IgM khusus terhadap protin-S atau protin-M virus SARS-CoV-2 dari sampel darah.  Dalam konteks COVID-19, kit ujian pantas IgG/IgM didapati kurang sesuai untuk menjadi indikator jangkitan kerana beberapa kajian telah menunjukkan, terdapat peratusan yang besar memberikan keputusan negatif palsu, terutamanya kepada meraka yang tidak menunjukkan gejala wabak. Keputusan palsu ini adalah hasil perbandingan dengan ujian penanda aras yang dilakukan melalui qRT-PCR (pengesanan kehadiran bahan genetik virus dari swab tekak melalui tindak balas gandaan PCR). Didapati, majoriti keputusan negatif palsu ini adalah bukan kerana kerosakan pada kit ujian, tetapi adalah kerana prinsip penghasilan antibodi itu sendiri.

Satu kertas kajian klinikal yang dilakukan oleh kumpulan saintis perubatan di Korea menggunakan teknik pengesanan antibodi yang sangat sensitif, iaitu ELISA telah dirujuk (Rajah 4) . Seramai 30 orang telah disaring dan dikelaskan mengikut tahap gejala. Dalam kajian tersebut, IgM dan IgG terhadap antigen Protin-N dan Protin-S diukur secara kuantitatif. Didapati, IgG dan IgM terhadap protin-protin ini hanya boleh dikesan seawal 6-10 hari selepas bermulanya gejala.

Ini secara tidak langsung menunjukkan bahawa keputusan negatif pada kit ujian antibodi tidak menggambarkan sesorang itu bebas dari COVID-19. Keputusan menjadi negatif adalah kemungkinan besar bahawa IgG/IgM yang dihasilkan terlalu sedikit untuk dikesan akibat ujian dilakukan pada awal gejala, atau ianya disebabkan kemerosotan sistem imuniti, terutamanya mereka yang menghidapi penyakit kronik seperti hipertensi, diabetis dan dibawah pengaruh immuno-suppressor. Dalam konteks kawalan infeksi, kit ujian antibodi ini kurang memberikan impak kerana seseorang itu berkemungkinan negatif pada ujian antibodi, tetapi masih mempunyai virus di tubuhnya menjadikan individu tersebut sebagai pembawa dan penyebar virus kepada komuniti, lebih bahaya kepada golongan yang berisiko tinggi seperti warga emas dan mereka yang menghidap penyakit kronik. Walau bagaimanapun, ujian antibodi ini masih boleh digunakan pada akhir jangkitan atau mereka yang telah pulih jangkitan, sebagai ‘passport’ yang mengatakan mereka ini telah dijangkiti dan tubuh mereka telah bertindak balas menghasilkan antibodi yang diperlukan untuk mengatasi virus tersebut.

Kit ujian antigen

Kit ujian antigen menggunakan konsep yang hampir sama dengan kit ujian antibodi seperti di atas, tetapi ianya mengesan kehadiran antigen, sama ada Protin-S atau Protin-N. Secara ringkas, set antibodi yang mengesan dan terkompleks dengan antigen pada virus akan memberikan kesan optik, iaitu warna pada strip ujian. Sehingga kini, masih belum ada kit ujian pantas antigen yang diluluskan FDA di bawah kelulusan kegunaan kecemasan (EUA). Berbanding dengan kit ujian atibodi, kit ujian pantas antigen dijangka dapat membantu mengurangkan beban ujian qRT-PCR yang diamalkan kini.

Kenapa kit ujian antigen ideal untuk kawalan jangkitan COVID-19? Kit ujian antigen menguji kehadiran virus itu sendiri dari sampel swab tekak yang dicairkan dalam larutan penimbal. Seperti pernastaan di atas, seseorang individu mungkin belum menunjukkan gejala dan menghasilkan imuniti terhadap virus berpotensi besar menjadi agen penyebaran jangkitan. Oleh itu, pengesanan virus pada seseorang individu adalah sangat kritikal. Kehadiran virus ini boleh dikesan sejak dari hari pertama jangkitan pada sampel swab dari orophrynx dan nasopharynx (Rajah 5). Menggunakan kaedah qRT-PCR, dakwaan ini telah dibuktikan oleh kajian dari artikel yang sama (Seperti di atas).

Kenapa masih belum ada kit ujian pantas antigen di pasaran? Perlu diingat, kit ujian antigen mengesan virus itu sendiri. Kita juga perlu mengambilkira jumlah virus yang ada di lokasi sampel diambil. Berbeza kaedah pengesanan virus melalui qRT-PCR yang menggandakan bahan genetik virus, kit ujian antigen perlu mengatasi masalah akibat dari kuantiti virus yang sedikit, dan kadar sensitiviti yang rendah. Masalah ini hanya boleh diatasi dengan menggunakan LFIA yang telah digabungkan dengan konsep penggandaan signal yang sensitif (Rajah 6). Antara contoh adalah dengan menggunakan sistem pengesanan nanoteknologi yang dihibridkan dengan sistem mikroelektrik (Teknologi Bio-MEMS).

Antara cabaran lain yang dihadapi oleh kit ujian antigen adalah kualiti sampel. Teknik menggunakan qRT-PCR adalah teknik yang hanya boleh dilakukan di makmal. Oleh itu, pemprosesan sampel bukanlah satu masalah utama. Melalui langkah pemprosesan ini, kualiti bahan sampel, akan ditingkatkan. Berbeza pada kit ujian pantas yang mensasarkan kepada pengguna umum ataupun point-of-care, pemprosesan sampel yang kompleks dan penggunaan mesin yang sukar diperolehi perlu dielakkan. Bagi ujian pantas antigen yang menggunakan sampel swab tekak, kontaminasi oleh enzim air liur, sel yang terikut sama, juga virus yang masih terkompleks dengan reseptor perumah perlu diselesaikan pada peringkat penyediaan sampel.

Kebanyakan ujian antigen mensasarkan tindak balas antibodi pengesan dengan Protin-S (Diao et al., 2020; Hoffmann et al., 2020; Okba et al., 2020; Tian et al., 2020; Walls et al., 2020; Zou et al., 2020). Namun, diketahui, ikatan kompleks antara Protin-S dan reseptor ACE2 ini sangat kuat (Rajah 7) yang menjadikan ianya akan cuba untuk kekal dalam keadaan terkompleks. Keadaan terkompleks ini menyebabkan reseptor tersebut seakan-akan ‘menyorok’ antigen yang sepatutnya dikenalpasti oleh antibodi pengesan yang digunakan (Rajah 8). Keadaan ini boleh menyebabkan sensitiviti kit tersebut tidak mencapai peratusan yang sepatutnya. Oleh demikian, kit ujian perlu mempunyai strategi untuk mengurangkan kesan tindakbalas ini.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, kit ujian antibodi boleh digunakan, namun bukan sebagai sebahagian pakej ujian pengesanan yang diperlukan bagi tujuan kawalan penyebaran jangkitan. Kit ujian antigen pula merupakan kit yang ditunggu-tunggu bagi membolehkan ujian secara pantas, spesifik dan pada jumlah komuniti yang besar. Namun, penghasilan kit ujian antigen tidaklah semudah penghasilan kit ujian antibodi dimana kelemahan-kelemahan yang dinyatakan di atas perlu diatasi. Diharapkan, banyak aktiviti R&D boleh dilaksanakan dan penggabungan pelbagai platform dan teknologi dapat direalisasikan bagi tujuan mengekang wabak COVID-19 ini.

RUJUKAN

https://www.bharian.com.my/berita/nasional/2020/04/672982/covid-19-kit-ujian-antibodi-tidak-boleh-digunakan
https://www.telegraph.co.uk/news/2020/04/10/covid-coronavirus-antibody-test-home-kit/

Diao, B., Wen, K., Chen, J., Liu, Y., Yuan, Z., Han, C., . . . Dan, Y. (2020). Diagnosis of Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Infection by Detection of Nucleocapsid Protein. medRxiv.

Hoffmann, M., Kleine-Weber, H., Schroeder, S., Krüger, N., Herrler, T., Erichsen, S., . . . Nitsche, A. (2020). SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell.

Okba, N. M., Muller, M. A., Li, W., Wang, C., GeurtsvanKessel, C. H., Corman, V. M., . . . Chandler, F. D. (2020). SARS-CoV-2 specific antibody responses in COVID-19 patients. medRxiv.

Shao, Z., Shrestha, K., Borowski, A. G., Kennedy, D. J., Epelman, S., Thomas, J. D., & Tang, W. H. W. (2013). Increasing serum soluble angiotensin-converting enzyme 2 activity after intensive medical therapy is associated with better prognosis in acute decompensated heart failure. Journal of cardiac failure, 19(9), 605-610. doi: 10.1016/j.cardfail.2013.06.296

Tian, X., Li, C., Huang, A., Xia, S., Lu, S., Shi, Z., . . . Wu, Y. (2020). Potent binding of 2019 novel coronavirus spike protein by a SARS coronavirus-specific human monoclonal antibody. Emerging microbes & infections, 9(1), 382-385.

Walls, A. C., Park, Y.-J., Tortorici, M. A., Wall, A., McGuire, A. T., & Veesler, D. (2020). Structure, function, and antigenicity of the SARS-CoV-2 spike glycoprotein. Cell.

Zou, L., Ruan, F., Huang, M., Liang, L., Huang, H., Hong, Z., . . . Wu, J. (2020). SARS-CoV-2 Viral Load in Upper Respiratory Specimens of Infected Patients. New England Journal of Medicine, 382(12), 1177-1179. doi: 10.1056/NEJMc2001737

Kredit Foto : scmp