BackgroundThe severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) emerged in late 2019 and spread globally, prompting an international effort to accelerate development of a vaccine. The candidate vaccine mRNA-1273 encodes the stabilized prefusion SARS-CoV-2 spike protein.MethodsWe conducted a phase 1, dose-escalation, open-label trial including 45 healthy adults, 18 to 55 years of age, who received two vaccinations, 28 days apart, with mRNA-1273 in a dose of 25 μg, 100 μg, or 250 μg. There were 15 participants in each dose group.ResultsAfter the first vaccination, antibody responses were higher with higher dose (day 29 enzyme-linked immunosorbent assay anti–S-2P antibody geometric mean titer [GMT], 40,227 in the 25-μg group, 109,209 in the 100-μg group, and 213,526 in the 250-μg group). After the second vaccination, the titers increased (day 57 GMT, 299,751, 782,719, and 1,192,154, respectively). After the second vaccination, serum-neutralizing activity was detected by two methods in all participants evaluated, with values generally similar to those in the upper half of the distribution of a panel of control convalescent serum specimens. Solicited adverse events that occurred in more than half the participants included fatigue, chills, headache, myalgia, and pain at the injection site. Systemic adverse events were more common after the second vaccination, particularly with the highest dose, and three participants (21%) in the 250-μg dose group reported one or more severe adverse events.ConclusionsThe mRNA-1273 vaccine induced anti–SARS-CoV-2 immune responses in all participants, and no trial-limiting safety concerns were identified. These findings support further development of this vaccine. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; mRNA-1273 ClinicalTrials.gov number, NCT04283461).

Designer Anti-HIV Developing a protective HIV vaccine remains a top global health priority. One strategy to identify potential vaccine candidates is to isolate broadly neutralizing antibodies from infected individuals and then attempt to elicit the same antibody response through vaccination (see the Perspective by Burton and Weiss ). Wu et al. (p. 856 , published online 8 July) now report the identification of three broadly neutralizing antibodies, isolated from an HIV-1–infected individual, that exhibited great breadth and potency of neutralization and were specific for the co-receptor CD4-binding site of the glycoprotein 120 (gp120), part of the viral Env spike. Zhou et al. (p. 811 , published online 8 July) analyzed the crystal structure for one of these antibodies, VRC01, in complex with an HIV-1 gp120. VRC01 focuses its binding onto a conformationally invariant domain that is the site of initial CD4 attachment, which allows the antibody to overcome the glycan and conformational masking that diminishes the neutralization potency of most CD4-binding-site antibodies. The epitopes recognized by these antibodies suggest potential immunogens that can inform vaccine design.

Testing of vaccine candidates to prevent infection with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in an older population is important, since increased incidences of illness and death from coronavirus disease 2019 (Covid-19) have been associated with an older age.We conducted a phase 1, dose-escalation, open-label trial of a messenger RNA vaccine, mRNA-1273, which encodes the stabilized prefusion SARS-CoV-2 spike protein (S-2P) in healthy adults. The trial was expanded to include 40 older adults, who were stratified according to age (56 to 70 years or ≥71 years). All the participants were assigned sequentially to receive two doses of either 25 μg or 100 μg of vaccine administered 28 days apart.Solicited adverse events were predominantly mild or moderate in severity and most frequently included fatigue, chills, headache, myalgia, and pain at the injection site. Such adverse events were dose-dependent and were more common after the second immunization. Binding-antibody responses increased rapidly after the first immunization. By day 57, among the participants who received the 25-μg dose, the anti-S-2P geometric mean titer (GMT) was 323,945 among those between the ages of 56 and 70 years and 1,128,391 among those who were 71 years of age or older; among the participants who received the 100-μg dose, the GMT in the two age subgroups was 1,183,066 and 3,638,522, respectively. After the second immunization, serum neutralizing activity was detected in all the participants by multiple methods. Binding- and neutralizing-antibody responses appeared to be similar to those previously reported among vaccine recipients between the ages of 18 and 55 years and were above the median of a panel of controls who had donated convalescent serum. The vaccine elicited a strong CD4 cytokine response involving type 1 helper T cells.In this small study involving older adults, adverse events associated with the mRNA-1273 vaccine were mainly mild or moderate. The 100-μg dose induced higher binding- and neutralizing-antibody titers than the 25-μg dose, which supports the use of the 100-μg dose in a phase 3 vaccine trial. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; mRNA-1273 Study ClinicalTrials.gov number, NCT04283461.).

A vaccine for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is needed to control the coronavirus disease 2019 (COVID-19) global pandemic. Structural studies have led to the development of mutations that stabilize Betacoronavirus spike proteins in the prefusion state, improving their expression and increasing immunogenicity1. This principle has been applied to design mRNA-1273, an mRNA vaccine that encodes a SARS-CoV-2 spike protein that is stabilized in the prefusion conformation. Here we show that mRNA-1273 induces potent neutralizing antibody responses to both wild-type (D614) and D614G mutant2 SARS-CoV-2 as well as CD8+ T cell responses, and protects against SARS-CoV-2 infection in the lungs and noses of mice without evidence of immunopathology. mRNA-1273 is currently in a phase III trial to evaluate its efficacy. mRNA-1273, an mRNA vaccine that encodes a stabilized prefusion-state severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike protein, elicits robust immune responses and protects mice against replication of SARS-CoV-2 in the upper and lower airways.

Vaccines to prevent coronavirus disease 2019 (Covid-19) are urgently needed. The effect of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) vaccines on viral replication in both upper and lower airways is important to evaluate in nonhuman primates.Nonhuman primates received 10 or 100 μg of mRNA-1273, a vaccine encoding the prefusion-stabilized spike protein of SARS-CoV-2, or no vaccine. Antibody and T-cell responses were assessed before upper- and lower-airway challenge with SARS-CoV-2. Active viral replication and viral genomes in bronchoalveolar-lavage (BAL) fluid and nasal swab specimens were assessed by polymerase chain reaction, and histopathological analysis and viral quantification were performed on lung-tissue specimens.The mRNA-1273 vaccine candidate induced antibody levels exceeding those in human convalescent-phase serum, with live-virus reciprocal 50% inhibitory dilution (ID50) geometric mean titers of 501 in the 10-μg dose group and 3481 in the 100-μg dose group. Vaccination induced type 1 helper T-cell (Th1)-biased CD4 T-cell responses and low or undetectable Th2 or CD8 T-cell responses. Viral replication was not detectable in BAL fluid by day 2 after challenge in seven of eight animals in both vaccinated groups. No viral replication was detectable in the nose of any of the eight animals in the 100-μg dose group by day 2 after challenge, and limited inflammation or detectable viral genome or antigen was noted in lungs of animals in either vaccine group.Vaccination of nonhuman primates with mRNA-1273 induced robust SARS-CoV-2 neutralizing activity, rapid protection in the upper and lower airways, and no pathologic changes in the lung. (Funded by the National Institutes of Health and others.).

Characterization of human monoclonal antibodies is providing considerable insight into mechanisms of broad HIV-1 neutralization. Here we report an HIV-1 gp41 membrane-proximal external region (MPER)-specific antibody, named 10E8, which neutralizes ∼98% of tested viruses. An analysis of sera from 78 healthy HIV-1-infected donors demonstrated that 27% contained MPER-specific antibodies and 8% contained 10E8-like specificities. In contrast to other neutralizing MPER antibodies, 10E8 did not bind phospholipids, was not autoreactive, and bound cell-surface envelope. The structure of 10E8 in complex with the complete MPER revealed a site of vulnerability comprising a narrow stretch of highly conserved gp41-hydrophobic residues and a critical arginine or lysine just before the transmembrane region. Analysis of resistant HIV-1 variants confirmed the importance of these residues for neutralization. The highly conserved MPER is a target of potent, non-self-reactive neutralizing antibodies, suggesting that HIV-1 vaccines should aim to induce antibodies to this region of HIV-1 envelope glycoprotein. A novel neutralizing antibody from a healthy HIV-1-infected donor that is specific for the membrane proximal region of gp41 is reported; the antibody has high potency and breadth, is not autoreactive and does not bind phospholipids. Jinghe Huang et al. report a novel neutralizing antibody from a healthy HIV-1-infected donor that is specific for the membrane-proximal region of gp41. The antibody has high potency and breadth, is not autoreactive and does not bind phospholipids. This work demonstrates a conserved site of gp41 vulnerability that is an important target antigen for HIV neutralization, with implications for efforts to elicit broadly neutralizing antibodies with vaccines.

Broadly neutralizing antibodies to HIV with similar specificities can be found in multiple HIV-infected individuals.

Antibodies capable of neutralizing HIV-1 often target variable regions 1 and 2 (V1V2) of the HIV-1 envelope, but the mechanism of their elicitation has been unclear. Here we define the developmental pathway by which such antibodies are generated and acquire the requisite molecular characteristics for neutralization. Twelve somatically related neutralizing antibodies (CAP256-VRC26.01–12) were isolated from donor CAP256 (from the Centre for the AIDS Programme of Research in South Africa (CAPRISA)); each antibody contained the protruding tyrosine-sulphated, anionic antigen-binding loop (complementarity-determining region (CDR) H3) characteristic of this category of antibodies. Their unmutated ancestor emerged between weeks 30–38 post-infection with a 35-residue CDR H3, and neutralized the virus that superinfected this individual 15 weeks after initial infection. Improved neutralization breadth and potency occurred by week 59 with modest affinity maturation, and was preceded by extensive diversification of the virus population. HIV-1 V1V2-directed neutralizing antibodies can thus develop relatively rapidly through initial selection of B cells with a long CDR H3, and limited subsequent somatic hypermutation. These data provide important insights relevant to HIV-1 vaccine development. A longitudinal study of an individual patient developing neutralizing antibodies against HIV-1 (targeting the V1V2 region of gp120) reveals how such neutralizing antibodies develop and evolve over time, providing important insights relevant to vaccine development. A better understanding of how HIV-1-neutralizing antibodies are generated could be a useful contribution to the design of improved AIDS vaccines. John Mascola and colleagues have now elucidated the immunological pathway of an important category of HIV-1-neutralizing antibody — those that target the variable V1V2 region of the viral envelope. These antibodies are more frequently elicited than CD4-binding site antibodies in the early stages of HIV infection and feature modest affinity maturation, a process that favours mutations in antibody variable domains that enhance antigen binding.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mutations may diminish vaccine-induced protective immune responses, particularly as antibody titers wane over time. Here, we assess the effect of SARS-CoV-2 variants B.1.1.7 (Alpha), B.1.351 (Beta), P.1 (Gamma), B.1.429 (Epsilon), B.1.526 (Iota), and B.1.617.2 (Delta) on binding, neutralizing, and angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2)–competing antibodies elicited by the messenger RNA (mRNA) vaccine mRNA-1273 over 7 months. Cross-reactive neutralizing responses were rare after a single dose. At the peak of response to the second vaccine dose, all individuals had responses to all variants. Binding and functional antibodies against variants persisted in most subjects, albeit at low levels, for 6 months after the primary series of the mRNA-1273 vaccine. Across all assays, B.1.351 had the lowest antibody recognition. These data complement ongoing studies to inform the potential need for additional boost vaccinations.

The discovery of potent and broadly neutralizing antibodies (bNAbs) against human immunodeficiency virus (HIV) has made passive immunization a potential strategy for the prevention and treatment of HIV infection. We sought to determine whether passive administration of VRC01, a bNAb targeting the HIV CD4-binding site, can safely prevent or delay plasma viral rebound after the discontinuation of antiretroviral therapy (ART).We conducted two open-label trials (AIDS Clinical Trials Group [ACTG] A5340 and National Institutes of Health [NIH] 15-I-0140) of the safety, side-effect profile, pharmacokinetic properties, and antiviral activity of VRC01 in persons with HIV infection who were undergoing interruption of ART.A total of 24 participants were enrolled, and one serious alcohol-related adverse event occurred. Viral rebound occurred despite plasma VRC01 concentrations greater than 50 μg per milliliter. The median time to rebound was 4 weeks in the A5340 trial and 5.6 weeks in the NIH trial. Study participants were more likely than historical controls to have viral suppression at week 4 (38% vs. 13%, P=0.04 by a two-sided Fisher's exact test in the A5340 trial; and 80% vs. 13%, P<0.001 by a two-sided Fisher's exact test in the NIH trial) but the difference was not significant at week 8. Analyses of virus populations before ART as well as before and after ART interruption showed that VRC01 exerted pressure on rebounding virus, resulting in restriction of recrudescent viruses and selection for preexisting and emerging antibody neutralization-resistant virus.VRC01 slightly delayed plasma viral rebound in the trial participants, as compared with historical controls, but it did not maintain viral suppression by week 8. In the small number of participants enrolled in these trials, no safety concerns were identified with passive immunization with a single bNAb (VRC01). (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; ACTG A5340 and NIH 15-I-0140 ClinicalTrials.gov numbers, NCT02463227 and NCT02471326 .).