Summary

Background

 Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused a global pandemic in 2020. Testing is crucial for mitigating public health and economic effects. Serology is considered key to population-level surveillance and potentially individual-level risk assessment. However, immunoassay performance has not been compared on large, identical sample sets. We aimed to investigate the performance of four high-throughput commercial SARS-CoV-2 antibody immunoassays and a novel 384-well ELISA. 

Methods

 We did a head-to-head assessment of SARS-CoV-2 IgG assay (Abbott, Chicago, IL, USA), LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG assay (DiaSorin, Saluggia, Italy), Elecsys Anti-SARS-CoV-2 assay (Roche, Basel, Switzerland), SARS-CoV-2 Total assay (Siemens, Munich, Germany), and a novel 384-well ELISA (the Oxford immunoassay). We derived sensitivity and specificity from 976 pre-pandemic blood samples (collected between Sept 4, 2014, and Oct 4, 2016) and 536 blood samples from patients with laboratory-confirmed SARS-CoV-2 infection, collected at least 20 days post symptom onset (collected between Feb 1, 2020, and May 31, 2020). Receiver operating characteristic (ROC) curves were used to assess assay thresholds. 

Findings

 At the manufacturers' thresholds, for the Abbott assay sensitivity was 92·7% (95% CI 90·2–94·8) and specificity was 99·9% (99·4–100%); for the DiaSorin assay sensitivity was 96·2% (94·2–97·7) and specificity was 98·9% (98·0–99·4); for the Oxford immunoassay sensitivity was 99·1% (97·8–99·7) and specificity was 99·0% (98·1–99·5); for the Roche assay sensitivity was 97·2% (95·4–98·4) and specificity was 99·8% (99·3–100); and for the Siemens assay sensitivity was 98·1% (96·6–99·1) and specificity was 99·9% (99·4–100%). All assays achieved a sensitivity of at least 98% with thresholds optimised to achieve a specificity of at least 98% on samples taken 30 days or more post symptom onset. 

Interpretation

 Four commercial, widely available assays and a scalable 384-well ELISA can be used for SARS-CoV-2 serological testing to achieve sensitivity and specificity of at least 98%. The Siemens assay and Oxford immunoassay achieved these metrics without further optimisation. This benchmark study in immunoassay assessment should enable refinements of testing strategies and the best use of serological testing resource to benefit individuals and population health. 

Funding

 Public Health England and UK National Institute for Health Research.

The immune microenvironment influences tumour evolution and can be both prognostic and predict response to immunotherapy1,2. However, measurements of tumour infiltrating lymphocytes (TILs) are limited by a shortage of appropriate data. Whole-exome sequencing (WES) of DNA is frequently performed to calculate tumour mutational burden and identify actionable mutations. Here we develop T cell exome TREC tool (T cell ExTRECT), a method for estimation of T cell fraction from WES samples using a signal from T cell receptor excision circle (TREC) loss during V(D)J recombination of the T cell receptor-α gene (TCRA (also known as TRA)). TCRA T cell fraction correlates with orthogonal TIL estimates and is agnostic to sample type. Blood TCRA T cell fraction is higher in females than in males and correlates with both tumour immune infiltrate and presence of bacterial sequencing reads. Tumour TCRA T cell fraction is prognostic in lung adenocarcinoma. Using a meta-analysis of tumours treated with immunotherapy, we show that tumour TCRA T cell fraction predicts immunotherapy response, providing value beyond measuring tumour mutational burden. Applying T cell ExTRECT to a multi-sample pan-cancer cohort reveals a high diversity of the degree of immune infiltration within tumours. Subclonal loss of 12q24.31–32, encompassing SPPL3, is associated with reduced TCRA T cell fraction. T cell ExTRECT provides a cost-effective technique to characterize immune infiltrate alongside somatic changes. A robust, cost-effective technique based on whole-exome sequencing data can be used to characterize immune infiltrates, relate the extent of these infiltrates to somatic changes in tumours, and enables prediction of tumour responses to immune checkpoint inhibition therapy.

BackgroundEnteric fever is a serious public health concern. The causative agents, Salmonella enterica serovars Typhi and Paratyphi A, frequently have antimicrobial resistance (AMR), leading to limited treatment options and poorer clinical outcomes. We investigated the genomic epidemiology, resistance mechanisms, and transmission dynamics of these pathogens at three urban sites in Africa and Asia.MethodsS Typhi and S Paratyphi A bacteria isolated from blood cultures of febrile children and adults at study sites in Dhaka (Bangladesh), Kathmandu (Nepal), and Blantyre (Malawi) during STRATAA surveillance were sequenced. Isolates were charactered in terms of their serotypes, genotypes (according to GenoTyphi and Paratype), molecular determinants of AMR, and population structure. We used phylogenomic analyses incorporating globally representative genomic data from previously published surveillance studies and ancestral state reconstruction to differentiate locally circulating from imported pathogen AMR variants. Clusters of sequences without any single-nucleotide variants in their core genome were identified and used to explore spatiotemporal patterns and transmission dynamics.FindingsWe sequenced 731 genomes from isolates obtained during surveillance across the three sites between Oct 1, 2016, and Aug 31, 2019 (24 months in Dhaka and Kathmandu and 34 months in Blantyre). S Paratyphi A was present in Dhaka and Kathmandu but not Blantyre. S Typhi genotype 4.3.1 (H58) was common in all sites, but with different dominant variants (4.3.1.1.EA1 in Blantyre, 4.3.1.1 in Dhaka, and 4.3.1.2 in Kathmandu). Multidrug resistance (ie, resistance to chloramphenicol, co-trimoxazole, and ampicillin) was common in Blantyre (138 [98%] of 141 cases) and Dhaka (143 [32%] of 452), but absent from Kathmandu. Quinolone-resistance mutations were common in Dhaka (451 [>99%] of 452) and Kathmandu (123 [89%] of 138), but not in Blantyre (three [2%] of 141). Azithromycin-resistance mutations in acrB were rare, appearing only in Dhaka (five [1%] of 452). Phylogenetic analyses showed that most cases derived from pre-existing, locally established pathogen variants; 702 (98%) of 713 drug-resistant infections resulted from local circulation of AMR variants, not imported variants or recent de novo emergence; and pathogen variants circulated across age groups. 479 (66%) of 731 cases clustered with others that were indistinguishable by point mutations; individual clusters included multiple age groups and persisted for up to 2·3 years, and AMR determinants were invariant within clusters.InterpretationEnteric fever was associated with locally established pathogen variants that circulate across age groups. AMR infections resulted from local transmission of resistant strains. These results form a baseline against which to monitor the impacts of control measures.FundingWellcome Trust, Bill & Melinda Gates Foundation, EU Horizon 2020, and UK National Institute for Health and Care Research.

Abstract Background Assessment of cellular immune responses by combining intracellular cytokine staining and immunophenotyping using flow cytometry enables the simultaneous measurement of T cell phenotype and effector function in response to pathogens and vaccines. The use of whole blood samples rather than peripheral blood mononuclear cells avoids both the need for immediate processing and loss of functional antigen presenting cells due to processing and cryopreservation. Using whole blood provides the possibility to stimulate peripheral T cells in situ , and is more suitable for studies where sample volume is limited, such as those involving children, the elderly and critically ill patients. The aim of this study was to provide a robust tool for the assessment of antigen-specific T cell responses in a field site setting with limited resources. Methodology/Principle Findings We optimised a flow cytometry-based whole blood intracellular cytokine assay (WBA) with respect to duration of antigen stimulation and intracellular protein retention time. We demonstrate the ability of the WBA to capture polyfunctional T cell responses in the context of acute scrub typhus infection, by measuring IFN-γ, TNF and IL-2 in CD4+ and CD8+ T cells in response to the causative agent O. tsutsugamushi (OT). Using an optimised OT antigen preparation, we demonstrate the presence of polyfunctional antigen-specific memory CD4+ T cells in the blood of scrub typhus patients. Conclusions/Significance In conclusion, this flow cytometry-based WBA is well-suited for use at field study sites, and enables the assessment of polyfunctional T cell responses to infectious agents and vaccines through delineation of antigen-specific cytokine secretion at the single cell level. Author summary Scrub typhus is an acute febrile illness caused by the bite of infected chigger mites transmitting O. tsutsugamushi, a gramnegative obligate intracellular bacteria in the family Rickettsiaceae . The disease progression and clinical manifestations are closely associated with host immune responses. T cell responses are in strong relation with immune protection against scrub typhus. As there is limited knowledge on specific T cell roles against scrub typhus, we optimized a flow-cytometer based protocol to assess O. tsutsugumushi -specific T cell responses in whole blood samples, which is suitable for studies in limited resource settings. This method requires low blood volumes, but enables multiparametric immunophenotyping assessments. The optimized WBA protocol could be a useful tool for comprehensive immunopathological studies in scrub typhus, and other infectious diseases as well as vaccine studies in areas with limited availability of specialized equipment, while reliably capturing the complexity of the immune response.

Abstract Data analysis and knowledge discovery has become more and more important in biology and medicine with the increasing complexity of the biological datasets, but necessarily sophisticated programming skills and in-depth understanding of algorithms needed pose barriers to most biologists and clinicians to perform such research. We have developed a modular open-source software SIMON to facilitate the application of 180+ state-of-the-art machine learning algorithms to high-dimensional biomedical data. With an easy to use graphical user interface, standardized pipelines, automated approach for machine learning and other statistical analysis methods, SIMON helps to identify optimal algorithms and provides a resource that empowers non-technical and technical researchers to identify crucial patterns in biomedical data.

Abstract Background Infection with Salmonella enterica serovars Typhi and Paratyphi A cause an estimated 14 million cases of enteric fever annually. Here the controlled nature of challenge studies is exploited to identify genetic variants associated with enteric fever susceptibility. Methods Human challenge participants were genotyped by Illumina OmniExpress-24 BeadChip array (n=176) and/or transcriptionally profiled by RNA-sequencing (n=178). Results Two SNPs within CAPN14 and MIATNB were identified with p<10 −5 for association with development of symptoms or bacteraemia following oral S . Typhi or S . Paratyphi A challenge. Imputation of classical human leukocyte antigen (HLA) types from genomic and transcriptomic data identified HLA-B*27:05, previously associated with non-typhoidal Salmonella -induced reactive arthritis, as the HLA type most strongly associated with enteric fever susceptibility (p=0.012). Genes related to the unfolded protein response and heat shock were over-represented in HLA-B*27:05 + participants following challenge (p=0.01). Furthermore, intracellular replication of S . Typhi is higher in C1R cells transfected with HLA-B*27:05 (p=0.02). Conclusion These data suggest that activation of the unfolded protein response by HLA-B*27:05 misfolding may create an intracellular environment conducive to S . Typhi replication, increasing susceptibility to enteric fever.