Human infection with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causes coronavirus disease 2019 (COVID-19) and there is no cure currently. The 3CL protease (3CLpro) is a highly conserved protease which is indispensable for CoVs replication, and is a promising target for development of broad-spectrum antiviral drugs. In this study we investigated the anti-SARS-CoV-2 potential of Shuanghuanglian preparation, a Chinese traditional patent medicine with a long history for treating respiratory tract infection in China. We showed that either the oral liquid of Shuanghuanglian, the lyophilized powder of Shuanghuanglian for injection or their bioactive components dose-dependently inhibited SARS-CoV-2 3CLpro as well as the replication of SARS-CoV-2 in Vero E6 cells. Baicalin and baicalein, two ingredients of Shuanghuanglian, were characterized as the first noncovalent, nonpeptidomimetic inhibitors of SARS-CoV-2 3CLpro and exhibited potent antiviral activities in a cell-based system. Remarkably, the binding mode of baicalein with SARS-CoV-2 3CLpro determined by X-ray protein crystallography was distinctly different from those of known 3CLpro inhibitors. Baicalein was productively ensconced in the core of the substrate-binding pocket by interacting with two catalytic residues, the crucial S1/S2 subsites and the oxyanion loop, acting as a "shield" in front of the catalytic dyad to effectively prevent substrate access to the catalytic dyad within the active site. Overall, this study provides an example for exploring the in vitro potency of Chinese traditional patent medicines and effectively identifying bioactive ingredients toward a specific target, and gains evidence supporting the in vivo studies of Shuanghuanglian oral liquid as well as two natural products for COVID-19 treatment.

With the emergence of SARS-CoV-2 variants, there is urgent need to develop broadly neutralizing antibodies. Here, we isolate two V H H nanobodies (7A3 and 8A2) from dromedary camels by phage display, which have high affinity for the receptor-binding domain (RBD) and broad neutralization activities against SARS-CoV-2 and its emerging variants. Cryo-EM complex structures reveal that 8A2 binds the RBD in its up mode and 7A3 inhibits receptor binding by uniquely targeting a highly conserved and deeply buried site in the spike regardless of the RBD conformational state. 7A3 at a dose of â‰¥5 mg/kg efficiently protects K18-hACE2 transgenic mice from the lethal challenge of B.1.351 or B.1.617.2, suggesting that the nanobody has promising therapeutic potentials to curb the COVID-19 surge with emerging SARS-CoV-2 variants.Dromedary camel ( Camelus dromedarius ) V H H phage libraries were built for isolation of the nanobodies that broadly neutralize SARS-CoV-2 variants.

The Omicron subvariant BA.2 has become the dominant circulating strain of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in many countries. We have characterized structural, functional and antigenic properties of the full-length BA.2 spike (S) protein and compared replication of the authentic virus in cell culture and animal model with previously prevalent variants. BA.2 S can fuse membranes more efficiently than Omicron BA.1, mainly due to lack of a BA.1-specific mutation that may retard the receptor engagement, but still less efficiently than other variants. Both BA.1 and BA.2 viruses replicated substantially faster in animal lungs than the early G614 (B.1) strain in the absence of pre-existing immunity, possibly explaining the increased transmissibility despite their functionally compromised spikes. As in BA.1, mutations in the BA.2 S remodel its antigenic surfaces leading to strong resistance to neutralizing antibodies. These results suggest that both immune evasion and replicative advantage may contribute to the heightened transmissibility for the Omicron subvariants.

Abstract SARS-CoV-2 continues to circulate globally resulting in emergence of several variants of concern (VOC), including B.1.1.7 and B.1.351 that show increased transmissibility and enhanced resistance to antibody neutralization. In a K18-hACE2 transgenic mouse model, we demonstrate that Both B.1.1.7 and B.1.351 are 100 times more lethal than the original SARS-CoV-2 bearing 614D. Mice infected with B.1.1.7 and B.1.351 exhibited more severe lesions in internal organs than those infected with early SARS-CoV-2 strains bearing 614D or 614G. Infection of B.1.1.7 and B.1.351 also results in distinct tissue-specific cytokine signatures, significant D-dimer depositions in vital organs and less pulmonary hypoxia signaling before death as compared to the mice infected with early SARS-CoV-2 strains. However, K18-hACE2 mice with the pre-existing immunity from prior infection or immunization were resistant to the lethal reinfection of B.1.1.7 or B.1.351, despite having reduced neutralization titers against these VOC. Our study reveals distinguishing pathogenic patterns of B.1.1.7 and B.1.351 variants from those early SARS-CoV-2 strains in K18-hACE2 mice, which will help to inform potential medical interventions for combatting COVID-19.

SUMMARY Pregnancy represents a unique tolerogenic immune state which may alter susceptibility to infection and vaccine-response. Here we characterized humoral immunity to seasonal influenza vaccine strains in pregnant and non-pregnant women. Pregnant women had reduced hemagglutinin subtype-1 (H1)-IgG, IgG1, and IgG2, hemagglutination inhibition and group 1 and 2 stem IgG. However, H1-specific avidity and FcγR1 binding increased. Influenza-antibodies in pregnancy had distinct Fc and Fab glycans characterized by di-galactosylation and di-sialylation. In contrast, agalactosylation and bisection were prominent outside of pregnancy. H1-specific Fc-functionality was moderately reduced in pregnancy, although likely compensated by stronger binding to cognate antigen and FcR. Multivariate analysis revealed distinct populations characterized by FcγR1 binding, H1-IgG levels, and glycosylation. Pooled sera from pregnant women exhibited longer retention in vivo . Our results demonstrate structural and functional modulation of humoral immunity during pregnancy in an antigen-specific manner towards reduced inflammation, increased retention in circulation, and efficient placental transport.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) enters host cells by first engaging its cellular receptor angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) to induce conformational changes in the virus-encoded spike protein and fusion between the viral and target cell membranes. We report here that certain monoclonal neutralizing antibodies against distinct epitopic regions of the receptor-binding domain of the spike can replace ACE2 to serve as a receptor and efficiently support membrane fusion and viral infectivity. These receptor-like antibodies can function in the form of a complex of their soluble immunoglobulin G with Fc-gamma receptor I, a chimera of their antigen-binding fragment with the transmembrane domain of ACE2 or a membrane-bound B cell receptor, indicating that ACE2 and its specific interactions with the spike protein are dispensable for SARS-CoV-2 entry. These results suggest that antibody responses against SARS-CoV-2 may expand the viral tropism to otherwise nonpermissive cell types; they have important implications for viral transmission and pathogenesis.

Abstract Broadly neutralizing, anti-hemagglutinin stem antibodies (Abs) are a promising universal influenza vaccine target. While anti-stem Abs are not believed to block viral attachment, we show that C1q confers attachment inhibition and boosts fusion and neuraminidase inhibition, greatly enhancing virus neutralization activity in vitro and in mice challenged with influenza virus via the respiratory route. These effects reflect increased steric interference and not increased Ab avidity. Remarkably, C1q greatly expands the anti-stem Ab viral escape repertoire to include residues throughout the hemagglutinin. Some substitutions cause antigenic alterations in the globular region or modulate HA receptor avidity. We also show that C1q enhances the neutralization activity of non-RBD anti-SARS-CoV-2 Spike Abs, an effect dependent on Spike density on the virion surface. Together, our findings show that first, Ab function must be considered in a physiological context and second, inferring the exact selection pressure for Ab-driven viral evolution is risky business, at best.

Human infections with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) cause coronavirus disease 19 (COVID-19) and there is currently no cure. The 3C-like protease (3CLpro), a highly conserved protease indispensable for replication of coronaviruses, is a promising target for development of broad-spectrum antiviral drugs. To advance the speed of drug discovery and development, we investigated the inhibition of SARS-CoV-2 3CLpro by natural products derived from Chinese traditional medicines. Baicalin and baicalein were identified as the first non-covalent, non-peptidomimetic inhibitors of SARS-CoV-2 3CLpro and exhibited potent antiviral activities in a cell-based system. Remarkably, the binding mode of baicalein with SARS-CoV-2 3CLpro determined by X-ray protein crystallography is distinctly different from those of known inhibitors. Baicalein is perfectly ensconced in the core of the substrate-binding pocket by interacting with two catalytic residues, the crucial S1/S2 subsites and the oxyanion loop, acting as a 'shield' in front of the catalytic dyad to prevent the peptide substrate approaching the active site. The simple chemical structure, unique mode of action, and potent antiviral activities in vitro, coupled with the favorable safety data from clinical trials, emphasize that baicalein provides a great opportunity for the development of critically needed anti-coronaviral drugs.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

SUMMARY SARS-CoV-2, like many viruses, generates syncytia. Using SARS-CoV-2 and S (S) expressing recombinant vesicular stomatitis and influenza A viruses, we show that S-mediated syncytia formation provides resistance to interferons in cultured cells, human small airway-derived air-liquid interface cultures and hACE2 transgenic mice. Amino acid substitutions that modulate fusogenicity in Delta- and Omicron-derived S have parallel effects on viral interferon resistance. Syncytia formation also decreases antibody virus neutralization activity in cultured cells. These findings explain the continued selection of fusogenic variants during SARS-CoV-2 evolution in humans and, more generally, the evolution of fusogenic viruses despite the adverse effects of syncytia formation on viral replication in the absence of innate or adaptive immune pressure.

Broadly neutralizing antibodies (Abs) that bind the influenza virus hemagglutinin (HA) stem may enable universal influenza vaccination. Here, we show that anti-stem Abs sterically inhibit viral neuraminidase activity against large substrates, with activity inversely proportional to the length of the fibrous NA stalk that supports the enzymatic domain. By modulating NA stalk length in recombinant IAVs, we show that anti-stem Abs inhibit virus release from infected cells by blocking NA, accounting for their in vitro neutralization activity. NA inhibition contributes to anti-stem Ab protection in influenza infected mice, likely due at least in part to NA-mediated inhibition of FcgR dependent activation of innate immune cells by antibody bound to virions. FDA approved NA inhibitors enhance anti-stem based Fcg dependent immune cell activation, raising the possibility of therapeutic synergy between NA inhibitors and anti-stem mAb treatment in humans.