Evaluation of the in-house ELISA test for Yellow Fever using the helicase domain of the recombinant NS3 protein

A febre amarela é uma arbovirose (vírus transmitido por artrópodes) causada pelo vírus da febre amarela (YFV), que pertence à família Flaviviridae, gênero Flavivirus. O YFV possui dois ciclos de transmissão, um ciclo urbano e um ciclo silvestre, dependendo do vetor responsável pela transmissão viral. Assim como outros flavivírus, o YFV codifica uma poliproteína que é clivada em 3 proteínas estruturais e 7 não estruturais que, apresentam epítopos importantes para a resposta imunológica humoral e celular. A forma mais grave da doença é marcada pela insuficiência de múltiplos órgãos, com predomínio de insuficiência hepática e renal, embora os sistemas nervoso, cardiopulmonar e digestivo também sejam acometidos, este último com sangramento de grandes proporções, o que resulta no \"vômito negro\". As manifestações clínicas menos graves da febre amarela são comuns a outras infecções por flavivírus, como febre, mialgia, cefaleia, dor retroorbital, etc. Diferentemente das outras infecções por flavivírus, para a prevenção das infecções pelo YFV tem-se a vacina de vírus vivo atenuado (17D/17DD), desenvolvida em 1937e considerada, uma das vacinas mais imunogênicas disponíveis para prevenção de doenças. Entretanto, devido à alta reatividade cruzada do YFV com os vírus da dengue (DENV) e Zika (ZIKV), existe uma necessidade de se fazer o diagnóstico diferencial em relação a estas arboviroses. A NS3 é um proteína não-estrutural do YFV que possui uma das maiores imunogenicidades, comparada a proteína E. Estudos mostram que as proteínas não-estruturais possuem um papel interessante no diagnóstico diferencial de fase aguda de vários vírus. Este estudo buscou explorar o potencial de diagnóstico da NS3, mais especificamente o domínio da helicase, por apresentar a maior imunogenicidade quando comparado ao domínio da protease. O mapeamento de epitopos para reconhecimento de anticorpos mostrou que este domínio possui uma probalidade de 35% de ser um antígeno para resposta imune humoral. Das amostras testadas, 32/117 foram positivas para IgM pelo ELISA-NS3Hel, e 20/117 foram positivas para IgG. Analisando a abordagem diagnóstica para o teste, considerando as amostras PRNT positivas e negativas, o teste mostrou-se ter uma sensibilidade de 29,2% e uma sensibilidade de 100%, para IgM e para IgG foi observado 26% de sensibilidade e 100% de especificidade. Apesar da sensibilidade baixa, o teste foi totalmente especifico para YFV, não reagindo de forma cruzada com amostras de fase aguda de DENV e ZIKV. Porém, devido a positividade de IgM para pacientes vacinados a mais de 1 ano e a baixa positividade para IgG, afere-se que a NS3Hel não seja uma boa escolha para o diagnóstico de YFV, seja para avaliar uma resposta de fase aguda, ou para avaliar a soroconversão decorrente da vacinação e/ou infecção assintomática.Yellow fever is an arbovirus (virus transmitted by arthropods) caused by the yellow fever virus (YFV), a virus belonging to the family Flaviviridae, genus Flavivirus, being considered the prototype of this viral family. YFV has two transmission cycles, the urban and the wild cycle, depending on the vector responsible for viral transmission. Like others flaviviruses, YFV\'s genome consists of a simple strand of positive sense RNA, which encodes a polyprotein that is cleaved into 10 proteins, 3 structural and 7 nonstructural which, depending on the protein, harbor important epitopes for the humoral and cellular immune response. The most serious form of the disease is marked by insufficiency of multiple organs, with predominance of hepatic and renal failure, although the nervous, cardiopulmonary and digestive systems are also affected the latter with major bleeding, which results in \"black vomiting\". The less serious clinical manifestations of yellow fever are, regardless of the transmission cycle, those common to other infections by flavivirus that is, fever, myalgia, headache, retroorbital pain, etc. Unlike other flavivirus infections, for the prevention of YFV infections we have the live attenuated virus vaccine (17D/17DD), developed in the mid-1930s (last century) and considered, today, one of the most effective vaccines immunogenic drugs available for disease prevention. However, due to the high cross-reactivity between the DENV and ZIKV viruses, as it is a flavivirus, there is a need to make a differential diagnosis in relation to these arboviruses. NS3 is a non-structural protein of YFV that has one of the highest immunogenicity, compared to protein E. Studies show that non-structural proteins have an interesting role in the differential diagnosis of acute phase of several viruses. In this regard, the study sought to explore the diagnostic potential of NS3, more specifically the helicase domain, as it has the highest immunogenicity compared to the protease domain. The mapping of epitopes for antibody recognition, showed that this domain has 35% potential of being an antigen for humoral immune response. Of the samples tested, 32/117 were positive for IgM by ELISA-NS3Hel, and 20/117 were positive for IgG. Analyzing the diagnostic approach for the test, considering the positive and negative PRNT samples, the test was shown to have a sensibility of 29.2% and a specificity of 100% and for IgG we have sensibility of 26% and specificity of 100%. Despite the low sensitivity, the test was totally specific for YFV, not cross-reacting with acute phase samples of DENV and ZIKV. However, due to the inconsistency of the data, due to the positivity for IgM of patients vaccinated for more than 1 year and the low positivity for IgG, it appears that NS3Hel is not a reliable protein for the diagnosis of YFV, either to evaluate a response of acute phase, or even seroconversion due to vaccination and/or asymptomatic infection