ABSTRACT Reliable serological tests are required to determine the prevalence of antibodies against SARS-CoV-2 antigens and to characterise immunity to the disease in order to address key knowledge gaps in the context of the COVID-19 pandemic. Quantitative suspension array technology (qSAT) assays based on the xMAP Luminex platform overcome the limitations of rapid diagnostic tests and ELISA with their higher precision, dynamic range, throughput, miniaturization, cost-efficacy and multiplexing capacity. We developed three qSAT assays to detect IgM, IgA and IgG to a panel of eight SARS-CoV-2 antigens including spike (S), nucleoprotein (N) and membrane (M) protein constructs. The assays were optimized to minimize processing time and maximize signal to noise ratio. We evaluated the performance of the assays using 128 plasmas obtained before the COVID-19 pandemic (negative controls) and 115 plasmas from individuals with SARS-CoV-2 diagnosis (positive controls), of whom 8 were asymptomatic, 58 had mild symptoms and 49 were hospitalized. Pre-existing IgG antibodies recognizing N, M and S2 proteins were detected in negative controls suggestive of cross-reactive to common cold coronaviruses. The best performing antibody isotype/antigen signatures had specificities of 100% and sensitivities of 94.94% at ≥14 days since the onset of symptoms and 96.08% at ≥21 days since the onset of symptoms, with AUC of 0.992 and 0.999, respectively. Combining multiple antibody markers as assessed by qSAT assays has the highest efficiency, breadth and versatility to accurately detect low-level antibody responses for obtaining reliable data on prevalence of exposure to novel pathogens in a population. Our assays will allow gaining insights into antibody correlates of immunity required for vaccine development to combat pandemics like the COVID-19.

ABSTRACT Surveillance tools to estimate infection rates in young populations are essential to guide recommendations for school reopening and management during viral epidemics. Ideally, field-deployable non-invasive, sensitive techniques are required to detect low viral load exposures among asymptomatic children. We determined SARS-CoV-2 antibody conversion by high-throughput Luminex assays in saliva samples collected weekly in 1,509 children and 396 adults in 22 Summer schools and 2 pre-schools in 27 venues in Barcelona, Spain, from June 29 th to July 31 st 2020, between the first and second COVID-19 pandemic waves. Saliva antibody conversion defined as ≥4-fold increase in IgM, IgA and/or IgG levels to SARS-CoV-2 antigens between two visits over a 5-week period was 3.22% (49/1518), or 2.36% if accounting for potentially cross-reactive antibodies, six times higher than the cumulative infection rate (0.53%) by weekly saliva RT-PCR screening. IgG conversion was higher in adults (2.94%, 11/374) than children (1.31%, 15/1144) (p=0.035), IgG and IgA levels moderately increased with age, and antibodies were higher in females. Most antibody converters increased both IgG and IgA antibodies but some augmented either IgG or IgA, with a faster decay over time for IgA than IgG. Nucleocapsid rather than spike was the main antigen target. Anti-spike antibodies were significantly higher in individuals not reporting symptoms than symptomatic individuals, suggesting a protective role against COVID-19. To conclude, saliva antibody profiling including three isotypes and multiplexing antigens is a useful and more user-friendly tool for screening pediatric populations to determine SARS-CoV-2 exposure and guide public health policies during pandemics.