Application of a decision tree model to predict the outcome of neutralization assays on SARS-CoV-2 infected domestic cats

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária, área científica de Clínica

ABSTRACT - During the COVID-19 pandemic instances of cats contracting SARS-CoV-2 in households with COVID-19 positive individuals were reported and these cats often remained asymptomatic. Within this framework, this study’s purpose was to identify risk factors linked to the transmission of SARS-CoV-2 to cats, to uncover potential spatiotemporal clusters of infection and to develop a decision-making model to determine the presence of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies based on the ELISA outcomes. Between May and October 2021, blood samples were collected from 523 cats during appointments held at the Veterinary Hospital of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Lisbon, and individual data of these cats was extracted from their medical records. All samples were submitted to ELISA tests and, subsequently, the positive samples were tested for SARS-CoV-2 neutralizing antibodies. Out of the 523 sampled cats, 17.21% tested positive in the ELISA and 3.63% tested positive in the neutralization assay. None of the studied features revealed to have a significant statistical association with sample positivity (p>0.05). Four spatiotemporal clusters were identified using the results from the ELISA, and 4 using the results from the neutralization assay, with relative risks between 3.11 and 31.31, however, only 1 of the clusters, composed by 3 positive samples from the neutralization assay, showed statistical significance (p<0,05). The developed decision model trees allow predicting the neutralization outcome from the results of the ELISA test. Three decision models were built but Tree #2 presented the best results, with 100% in all performance metrics, indicating that the result of all investigated samples was correctly predicted. Based on this, when the OD415nm for spike was greater than 0.992, the ratio between the OD415nm of RBD and the OD415nm of spike equal to or lower than 1.27, and the OD415nm for RBD higher than 1.8, it predicted the detection of neutralizing antibodies

RESUMO - APLICAÇÃO DE MODELOS DE DECISÃO PARA PREVER O RESULTADO DOS ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO EM GATOS DOMÉSTICOS INFETADOS COM SARS-COV-2 - Durante a pandemia de COVID-19 foram reportados casos de gatos domésticos que contraíram o vírus em agregados familiares com indivíduos positivos para o SARS-CoV-2, mantendo-se esses gatos frequentemente assintomáticos. O objetivo deste estudo foi identificar fatores de risco associados à transmissão do SARS CoV-2 aos gatos, identificar potenciais focos espácio-temporais de infeção e desenvolver um modelo de decisão para determinar a presença de anticorpos neutralizantes para o SARS CoV-2 com base nos resultados do ELISA. Entre maio e outubro de 2021, foram colhidas amostras de sangue de 523 gatos em consultas realizadas no Hospital Veterinário da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa e dos registos médicos, foram extraídos os dados de cada animal. Todas as amostras foram submetidas a testes ELISA e, posteriormente, as amostras positivas foram testadas para anticorpos neutralizantes do SARS-CoV-2. Dos 523 gatos testados, 17,21% testaram positivo no ELISA e 3,63% no ensaio de neutralização. Nenhuma das características dos gatos investigados revelou uma associação estatística significativa com a positividade da amostra (p>0,05). Foram identificados 4 focos espácio-temporais usando os resultados do ELISA, e 4 usando os resultados do ensaio de neutralização, com riscos relativos entre 3,11 e 31,31. No entanto, apenas 1 dos focos, composto por 3 amostras positivas no ensaio de neutralização, mostrou significância estatística (p<0,05). a árvore n.º 2 foi a que apresentou os melhores resultados. Quando a OD415nm da spike foi superior a 0,992, o rácio entre a OD415nm do RBD e a OD415nm da spike igual ou inferior a 1,27 e a OD415nm do RBD superior a 1,8, previu a deteção de anticorpos neutralizantes

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