Engineered Nanobodies for early and accurate diagnosis of dengue virus infection
- Autores
- Pavan, María Florencia; Malnero, Cristian Miguel; Mora Alvarado, María Emilia; Carzoglio, María Camila; Paredes Rojas, Yesica; Bruno, Agostina; Perez Vidakovics, Laura; Hanke, Leo; Castello, Alejandro; McInerney, Gerald; García, Cybele Carina; Parreño, Gladys Viviana; Ibañez, Lorena Itatí
- Año de publicación
- 2025
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Background: Dengue virus (DENV), a mosquito-borne flavivirus responsible for dengue disease, has emerged as an escalating global health concern, with cases increasing sharply in recent decades. In Argentina, dengue has transitioned from a sporadic disease to a recurrent epidemic, now affecting 18 of 23 provinces and exposing gaps in diagnostic capacity. Methodology and Principal Findings: The DENV genome encodes the non-structural protein 1 (NS1), a key biomarker for early infection detection. Given the limited access to commercially available diagnostic kits within the public health system, we developed a combined ELISA system incorporating Nanobodies designed to target NS1 across all four DENV serotypes as detection antibodies. This system demonstrates excellent discriminative performance (AUC > 0.9), with a diagnostic sensitivity of 93.6% (95% CI: 86.6–97.6%) and a specificity of 81.1% (95% CI: 70.3–89.3%). The analytical sensitivity showed strong correlation between sera pool dilutions and detected signals, with a limit of detection aligning with reported NS1 concentrations in human samples. While the system exhibits limitations in detecting NS1 from DENV-4, it successfully identified cases in patients five days post-symptom onset who were initially considered epidemiologically negative for dengue infection. Significance: Our results underscore the urgent need for accessible, high-precision diagnostic tools in regions facing a surge in dengue outbreaks. Additionally, they highlight the necessity of revising current diagnostic algorithms to enhance the detection of late-presenting cases.
Instituto de Virología
Fil: Pavan, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina
Fil: Pavan, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina
Fil: Pavan, Florencia. University of Copenhagen. Faculty of Health and Medical Sciences. Department of Cellular and Molecular Medicine. Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research; Dinamarca
Fil: Malnero, Cristian Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); Argentina
Fil: Mora Alvarado, María Emilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina
Fil: Mora Alvarado, María Emilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina
Fil: Carzoglio, María Camila. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; Argentina
Fil: Paredes Rojas, Yesica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); Argentina
Fil: Bruno, Agostina. Hospital San Vicente de Paul. Laboratorio de Enfermedades Tropicales. Orán, Salta; Argentina
Fil: Perez Vidakovics, Laura. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia
Fil: Hanke, Leo. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia
Fil: Castello, Alejandro. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; Argentina
Fil: McInerney, Gerald. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia
Fil: García, Cybele Carina. Universidad de Buenos Aires. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Estrategias Antivirales; Argentina
Fil: García, Cybele Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Laboratorio de Estrategias Antivirales; Argentina
Fil: Parreño, Gladys Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina
Fil: Parreño, Gladys Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina
Fil: Ibañez, Lorena Itatí. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina
Fil: Ibañez, Lorena Itatí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina - Fuente
- PLoS Neglected Tropical Diseases 19 (10) : e0013168. (2025)
- Materia
-
Dengue
Nanobiotechnology
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Detection
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Nanobiotecnología
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Inmunodiagnóstico - Nivel de accesibilidad
- acceso abierto
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Given the limited access to commercially available diagnostic kits within the public health system, we developed a combined ELISA system incorporating Nanobodies designed to target NS1 across all four DENV serotypes as detection antibodies. This system demonstrates excellent discriminative performance (AUC > 0.9), with a diagnostic sensitivity of 93.6% (95% CI: 86.6–97.6%) and a specificity of 81.1% (95% CI: 70.3–89.3%). The analytical sensitivity showed strong correlation between sera pool dilutions and detected signals, with a limit of detection aligning with reported NS1 concentrations in human samples. While the system exhibits limitations in detecting NS1 from DENV-4, it successfully identified cases in patients five days post-symptom onset who were initially considered epidemiologically negative for dengue infection. Significance: Our results underscore the urgent need for accessible, high-precision diagnostic tools in regions facing a surge in dengue outbreaks. Additionally, they highlight the necessity of revising current diagnostic algorithms to enhance the detection of late-presenting cases.Instituto de VirologíaFil: Pavan, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; ArgentinaFil: Pavan, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; ArgentinaFil: Pavan, Florencia. University of Copenhagen. Faculty of Health and Medical Sciences. Department of Cellular and Molecular Medicine. Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research; DinamarcaFil: Malnero, Cristian Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); ArgentinaFil: Mora Alvarado, María Emilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; ArgentinaFil: Mora Alvarado, María Emilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; ArgentinaFil: Carzoglio, María Camila. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; ArgentinaFil: Paredes Rojas, Yesica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); ArgentinaFil: Bruno, Agostina. Hospital San Vicente de Paul. Laboratorio de Enfermedades Tropicales. Orán, Salta; ArgentinaFil: Perez Vidakovics, Laura. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; SueciaFil: Hanke, Leo. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; SueciaFil: Castello, Alejandro. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; ArgentinaFil: McInerney, Gerald. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; SueciaFil: García, Cybele Carina. Universidad de Buenos Aires. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Estrategias Antivirales; ArgentinaFil: García, Cybele Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Laboratorio de Estrategias Antivirales; ArgentinaFil: Parreño, Gladys Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); ArgentinaFil: Parreño, Gladys Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); ArgentinaFil: Ibañez, Lorena Itatí. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; ArgentinaFil: Ibañez, Lorena Itatí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). 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The analytical sensitivity showed strong correlation between sera pool dilutions and detected signals, with a limit of detection aligning with reported NS1 concentrations in human samples. While the system exhibits limitations in detecting NS1 from DENV-4, it successfully identified cases in patients five days post-symptom onset who were initially considered epidemiologically negative for dengue infection. Significance: Our results underscore the urgent need for accessible, high-precision diagnostic tools in regions facing a surge in dengue outbreaks. Additionally, they highlight the necessity of revising current diagnostic algorithms to enhance the detection of late-presenting cases. Instituto de Virología Fil: Pavan, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina Fil: Pavan, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina Fil: Pavan, Florencia. University of Copenhagen. Faculty of Health and Medical Sciences. Department of Cellular and Molecular Medicine. Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research; Dinamarca Fil: Malnero, Cristian Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); Argentina Fil: Mora Alvarado, María Emilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina Fil: Mora Alvarado, María Emilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina Fil: Carzoglio, María Camila. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; Argentina Fil: Paredes Rojas, Yesica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein. Centro de Virología Humana y Animal (CEVHAN); Argentina Fil: Bruno, Agostina. Hospital San Vicente de Paul. Laboratorio de Enfermedades Tropicales. Orán, Salta; Argentina Fil: Perez Vidakovics, Laura. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia Fil: Hanke, Leo. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia Fil: Castello, Alejandro. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Instituto de Microbiología Básica y Aplicada. Laboratorio de Inmunología y Virología; Argentina Fil: McInerney, Gerald. Karolinska Institutet. Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology. Division of Virology and Immunology; Suecia Fil: García, Cybele Carina. Universidad de Buenos Aires. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Estrategias Antivirales; Argentina Fil: García, Cybele Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Laboratorio de Estrategias Antivirales; Argentina Fil: Parreño, Gladys Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina Fil: Parreño, Gladys Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina Fil: Ibañez, Lorena Itatí. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina Fil: Ibañez, Lorena Itatí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE). Laboratorio de Ingeniería de Anticuerpos; Argentina |
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Background: Dengue virus (DENV), a mosquito-borne flavivirus responsible for dengue disease, has emerged as an escalating global health concern, with cases increasing sharply in recent decades. In Argentina, dengue has transitioned from a sporadic disease to a recurrent epidemic, now affecting 18 of 23 provinces and exposing gaps in diagnostic capacity. Methodology and Principal Findings: The DENV genome encodes the non-structural protein 1 (NS1), a key biomarker for early infection detection. Given the limited access to commercially available diagnostic kits within the public health system, we developed a combined ELISA system incorporating Nanobodies designed to target NS1 across all four DENV serotypes as detection antibodies. This system demonstrates excellent discriminative performance (AUC > 0.9), with a diagnostic sensitivity of 93.6% (95% CI: 86.6–97.6%) and a specificity of 81.1% (95% CI: 70.3–89.3%). The analytical sensitivity showed strong correlation between sera pool dilutions and detected signals, with a limit of detection aligning with reported NS1 concentrations in human samples. While the system exhibits limitations in detecting NS1 from DENV-4, it successfully identified cases in patients five days post-symptom onset who were initially considered epidemiologically negative for dengue infection. Significance: Our results underscore the urgent need for accessible, high-precision diagnostic tools in regions facing a surge in dengue outbreaks. Additionally, they highlight the necessity of revising current diagnostic algorithms to enhance the detection of late-presenting cases. |
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