Virological Characterization of the First 2 COVID-19 Patients Diagnosed in Italy: Phylogenetic Analysis, Virus Shedding Profile From Different Body Sites, and Antibody Response Kinetics
Authors: Colavita Francesca , Lapa Daniele , Carletti Fabrizio , Lalle Eleonora , Messina Francesco , Rueca Martina , Matusali Giulia , Meschi Silvia , Bordi Licia , Marsella Patrizia , Nicastri Emanuele , Marchioni Luisa , Mariano Andrea , Scorzolini Laura , Ascoli Bartoli Tommaso , Di Caro Antonino , Ippolito Giuseppe , Capobianchi Maria Rosaria , Castilletti Concetta ,   INMI COVID-19 Laboratory Team and INMI COVID-19 Study Group, Abbate Isabella , Agrati Chiara , Aleo Loredana , Alonzi Tonino , Amendola Alessandra , Apollonio Claudia , Arduini Nicolina , Bartolini Barbara , Berno Giulia , Biancone Silvia , Biava Mirella , Bibbò Angela , Bordi Licia , Brega Carla , Canali Marco , Cannas Angela , Capobianchi Maria Rosaria , Carletti Fabrizio , Carrara Stefania , Casetti Rita , Castilletti Concetta , Chiappini Roberta , Ciafrone Lucia , Cimini Eleonora , Coen Sabrina , Colavita Francesca , Condello Rossella , Coppola Antonio , D’Arezzo Silvia , Di Caro Antonino , Di Filippo Stefania , Di Giuli Chiara , Fabeni Lavinia , Felici Luisa , Ferraioli Valeria , Forbici Federica , Garbuglia Anna Rosa , Giombini Emanuela , Gori Caterina , Graziano Silvia , Gruber Cesare Ernesto Maria , Khouri Daniele , Lalle Eleonora , Lapa Daniele , Leone Barbara , Marsella Patrizia , Massimino Chiara , Matusali Giulia , Mazzarelli Antonio , Meschi Silvia , Messina Francesco , Minosse Claudia , Montaldo Claudia , Neri Stefania , Nisii Carla , Petrivelli Elisabetta , Petroni Fabrizio , Petruccioli Elisa , Pisciotta Marina , Pizzi Daniele , Prota Gianluca , Raparelli Fabrizio , Rozera Gabriella , Rueca Martina , Sabatini Rossella , Sarti Silvia , Sberna Giuseppe , Sciamanna Roberta , Selleri Marina , Selvaggi Carla , Sias Catia , Stellitano Chiara , Toffoletti Antonietta , Truffa Silvia , Turchi Federica , Valli Maria Beatrice , Venditti Carolina , Vescovo Tiziana , Vincenti Donatella , Vulcano Antonella , Zambelli Emma , Abbonizio Maria Alessandra , Agrati Chiara , Albarello Fabrizio , Amadei Gioia , Amendola Alessandra , Antonini Mario , Barbaro Raffaella , Bartolini Barbara , Benigni Martina , Bevilacqua Nazario , Bordi Licia , Bordoni Veronica , Branca Marta , Campioni Paolo , Capobianchi Maria Rosaria , Caporale Cinzia , Caravella Ilaria , Carletti Fabrizio , Castilletti Concetta , Chiappini Roberta , Ciaralli Carmine , Colavita Francesca , Corpolongo Angela , Cristofaro Massimo , Curiale Salvatore , D’Abramo Alessandra , Dantimi Cristina , De Angelis Alessia , De Angelis Giada , Di Lorenzo Rachele , Di Stefano Federica , Ferraro Federica , Fiorentini Lorena , Frustaci Andrea , Gallì Paola , Garotto Gabriele , Giancola Maria Letizia , Giansante Filippo , Giombini Emanuela , Greci Maria Cristina , Ippolito Giuseppe , Lalle Eleonora , Lanini Simone , Lapa Daniele , Lepore Luciana , Lucia Andrea , Lufrani Franco , Macchione Manuela , Marani Alessandra , Marchioni Luisa , Mariano Andrea , Marini Maria Cristina , Maritti Micaela , Matusali Giulia , Meschi Silvia , Messina Francesco , Montaldo Chiara , Murachelli Silvia , Nicastri Emanuele , Noto Roberto , Palazzolo Claudia , Pallini Emanuele , Passeri Virgilio , Pelliccioni Federico , Petrecchia Antonella , Petrone Ada , Petrosillo Nicola , Pianura Elisa , Pisciotta Maria , Pittalis Silvia , Proietti Costanza , Puro Vincenzo , Rinonapoli Gabriele , Rueca Martina , Sacchi Alessandra , Sanasi Francesco , Santagata Carmen , Scarcia Silvana , Schininà Vincenzo , Scognamiglio Paola , Scorzolini Laura , Stazi Giulia , Vaia Francesco , Vairo Francesco , Valli Maria Beatrice , Abbate Isabella , Agrati Chiara , Aleo Loredana , Alonzi Tonino , Amendola Alessandra , Apollonio Claudia , Arduini Nicolina , Bartolini Barbara , Berno Giulia , Biancone Silvia , Biava Mirella , Bibbò Angela , Bordi Licia , Brega Carla , Canali Marco , Cannas Angela , Capobianchi Maria Rosaria , Carletti Fabrizio , Carrara Stefania , Casetti Rita , Castilletti Concetta , Chiappini Roberta , Ciafrone Lucia , Cimini Eleonora , Coen Sabrina , Colavita Francesca , Condello Rossella , Coppola Antonio , D’Arezzo Silvia , Di Caro Antonino , Di Filippo Stefania , Di Giuli Chiara , Fabeni Lavinia , Felici Luisa , Ferraioli Valeria , Forbici Federica , Garbuglia Anna Rosa , Giombini Emanuela , Gori Caterina , Graziano Silvia , Gruber Cesare Ernesto Maria , Khouri Daniele , Lalle Eleonora , Lapa Daniele , Leone Barbara , Marsella Patrizia , Massimino Chiara , Matusali Giulia , Mazzarelli Antonio , Meschi Silvia , Messina Francesco , Minosse Claudia , Montaldo Claudia , Neri Stefania , Nisii Carla , Petrivelli Elisabetta , Petroni Fabrizio , Petruccioli Elisa , Pisciotta Marina , Pizzi Daniele , Prota Gianluca , Raparelli Fabrizio , Rozera Gabriella , Rueca Martina , Sabatini Rossella , Sarti Silvia , Sberna Giuseppe , Sciamanna Roberta , Selleri Marina , Selvaggi Carla , Sias Catia , Stellitano Chiara , Toffoletti Antonietta , Truffa Silvia , Turchi Federica , Valli Maria Beatrice , Venditti Carolina , Vescovo Tiziana , Vincenti Donatella , Vulcano Antonella , Zambelli Emma , Abbonizio Maria Alessandra , Agrati Chiara , Albarello Fabrizio , Amadei Gioia , Amendola Alessandra , Antonini Mario , Barbaro Raffaella , Bartolini Barbara , Benigni Martina , Bevilacqua Nazario , Bordi Licia , Bordoni Veronica , Branca Marta , Campioni Paolo , Capobianchi Maria Rosaria , Caporale Cinzia , Caravella Ilaria , Carletti Fabrizio , Castilletti Concetta , Chiappini Roberta , Ciaralli Carmine , Colavita Francesca , Corpolongo Angela , Cristofaro Massimo , Curiale Salvatore , D’Abramo Alessandra , Dantimi Cristina , De Angelis Alessia , De Angelis Giada , Di Lorenzo Rachele , Di Stefano Federica , Ferraro Federica , Fiorentini Lorena , Frustaci Andrea , Gallì Paola , Garotto Gabriele , Giancola Maria Letizia , Giansante Filippo , Giombini Emanuela , Greci Maria Cristina , Ippolito Giuseppe , Lalle Eleonora , Lanini Simone , Lapa Daniele , Lepore Luciana , Lucia Andrea , Lufrani Franco , Macchione Manuela , Marani Alessandra , Marchioni Luisa , Mariano Andrea , Marini Maria Cristina , Maritti Micaela , Matusali Giulia , Meschi Silvia , Messina Francesco , Montaldo Chiara , Murachelli Silvia , Nicastri Emanuele , Noto Roberto , Palazzolo Claudia , Pallini Emanuele , Passeri Virgilio , Pelliccioni Federico , Petrecchia Antonella , Petrone Ada , Petrosillo Nicola , Pianura Elisa , Pisciotta Maria , Pittalis Silvia , Proietti Costanza , Puro Vincenzo , Rinonapoli Gabriele , Rueca Martina , Sacchi Alessandra , Sanasi Francesco , Santagata Carmen , Scarcia Silvana , Schininà Vincenzo , Scognamiglio Paola , Scorzolini Laura , Stazi Giulia , Vaia Francesco , Vairo Francesco , Valli Maria Beatrice 
Published: September 2020

Background

The pathogenesis of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection remains unclear. We report the detection of viral RNA from different anatomical districts and the antibody profile in the first 2 COVID-19 cases diagnosed in Italy.

Methods

We tested for SARS-CoV-2 RNA clinical samples, either respiratory and nonrespiratory (ie, saliva, serum, urine, vomit, rectal, ocular, cutaneous, and cervico-vaginal swabs), longitudinally collected from both patients throughout the hospitalization. Serological analysis was carried out on serial serum samples to evaluate IgM, IgA, IgG, and neutralizing antibody levels.

Results

SARS-CoV-2 RNA was detected since the early phase of illness, lasting over 2 weeks in both upper and lower respiratory tract samples. Virus isolate was obtained from acute respiratory samples, while no infectious virus was rescued from late respiratory samples with low viral RNA load, collected when serum antibodies had been developed. Several other specimens came back positive, including saliva, vomit, rectal, cutaneous, cervico-vaginal, and ocular swabs. IgM, IgA, and IgG were detected within the first week of diagnosis, with IgG appearing earlier and at higher titers. Neutralizing antibodies developed during the second week, reaching high titers 32 days after diagnosis.

Conclusions

Our longitudinal analysis showed that SARS-CoV-2 RNA can be detected in different body samples, which may be associated with broad tropism and different spectra of clinical manifestations and modes of transmission. Profiling antibody response and neutralizing activity can assist in laboratory diagnosis and surveillance actions.