Protective neutralizing antibodies Antibodies produced by survivors of coronavirus disease 2019 (COVID-19) may be leveraged to develop therapies. A first step is identifying neutralizing antibodies, which confer strong protection against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Rogers et al. used a high-throughput pipeline to isolate and characterize monoclonal antibodies from convalescent donors. Antibodies were selected for binding to the viral spike protein, which facilitates entry into host cells by binding to the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Most isolated antibodies bound to regions of the spike outside of the receptor binding domain (RBD); however, a larger proportion of the RBD-binding antibodies were neutralizing, with the most potent binding at a site that overlaps the ACE2 binding site. Two of the neutralizing antibodies were tested in Syrian hamsters and provided protection against SARS-CoV-2 infection. Science , this issue p. 956

Genome sequencing has become a powerful tool for studying emerging infectious diseases; however, genome sequencing directly from clinical samples (i.e., without isolation and culture) remains challenging for viruses such as Zika, for which metagenomic sequencing methods may generate insufficient numbers of viral reads. Here we present a protocol for generating coding-sequence-complete genomes, comprising an online primer design tool, a novel multiplex PCR enrichment protocol, optimized library preparation methods for the portable MinION sequencer (Oxford Nanopore Technologies) and the Illumina range of instruments, and a bioinformatics pipeline for generating consensus sequences. The MinION protocol does not require an Internet connection for analysis, making it suitable for field applications with limited connectivity. Our method relies on multiplex PCR for targeted enrichment of viral genomes from samples containing as few as 50 genome copies per reaction. Viral consensus sequences can be achieved in 1-2 d by starting with clinical samples and following a simple laboratory workflow. This method has been successfully used by several groups studying Zika virus evolution and is facilitating an understanding of the spread of the virus in the Americas. The protocol can be used to sequence other viral genomes using the online Primal Scheme primer designer software. It is suitable for sequencing either RNA or DNA viruses in the field during outbreaks or as an inexpensive, convenient method for use in the lab.

A common theme in antibody responses In the fight against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), antibodies are a key tool, both as potential therapeutics and to guide vaccine development. Yuan et al. focused on finding shared antibody responses, in which multiple individuals develop antibodies against the same antigen using the same genetic elements and modes of recognition. The authors identified the immunoglobulin heavy-chain variable region 3-53 gene as the most frequently used among 294 antibodies that target the receptor-binding domain (RBD) of the viral spike protein. These antibodies have few somatic mutations, and crystal structures of two neutralizing antibodies bound to the RBD show that mostly germline-encoded residues are involved in binding. The minimal affinity maturation and high potency of these antibodies is promising for vaccine design. Science , this issue p. 1119

ABSTRACT The development of countermeasures to prevent and treat COVID-19 is a global health priority. In under 7 weeks, we enrolled a cohort of SARS-CoV-2-recovered participants, developed neutralization assays to interrogate serum and monoclonal antibody responses, adapted our high throughput antibody isolation, production and characterization pipeline to rapidly screen over 1000 antigen-specific antibodies, and established an animal model to test protection. We report multiple highly potent neutralizing antibodies (nAbs) and show that passive transfer of a nAb provides protection against high-dose SARS-CoV-2 challenge in Syrian hamsters. The study suggests a role for nAbs in prophylaxis, and potentially therapy, of COVID-19. The nAbs define protective epitopes to guide vaccine design.

Genome sequencing has become a powerful tool for studying emerging infectious diseases; however, genome sequencing directly from clinical samples without isolation remains challenging for viruses such as Zika, where metagenomic sequencing methods may generate insufficient numbers of viral reads. Here we present a protocol for generating coding-sequence complete genomes comprising an online primer design tool, a novel multiplex PCR enrichment protocol, optimised library preparation methods for the portable MinION sequencer (Oxford Nanopore Technologies) and the Illumina range of instruments, and a bioinformatics pipeline for generating consensus sequences. The MinION protocol does not require an internet connection for analysis, making it suitable for field applications with limited connectivity. Our method relies on multiplex PCR for targeted enrichment of viral genomes from samples containing as few as 50 genome copies per reaction. Viral consensus sequences can be achieved starting with clinical samples in 1-2 days following a simple laboratory workflow. This method has been successfully used by several groups studying Zika virus evolution and is facilitating an understanding of the spread of the virus in the Americas.

Pan-betacoronavirus neutralizing antibodies may hold the key to developing broadly protective vaccines against coronaviruses that cause severe disease, for anticipating novel pandemic-causing viruses, and to respond more effectively to SARS-CoV-2 variants. The emergence of the Omicron variant of SARS-CoV-2 has illustrated the limitations of solely targeting the receptor binding domain (RBD) of the envelope Spike (S)-protein. Here, we isolated a large panel of broadly neutralizing antibodies (bnAbs) from SARS-CoV-2 recovered-vaccinated donors that target a conserved S2 region in the fusion machinery on betacoronavirus spikes. Select bnAbs show broad

Abstract The ongoing pandemic caused by the novel severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), necessitates strategies to identify prophylactic and therapeutic drug candidates for rapid clinical deployment. A high-throughput, high-content imaging assay of human HeLa cells expressing the SARS-CoV-2 receptor ACE2 was used to screen ReFRAME, a best-in-class drug repurposing library. From nearly 12,000 compounds, we identified 66 compounds capable of selectively inhibiting SARS-CoV-2 replication in human cells. Twenty-four of these drugs show additive activity in combination with the RNA-dependent RNA polymerase inhibitor remdesivir and may afford increased in vivo efficacy. We also identified synergistic interaction of the nucleoside analog riboprine and a folate antagonist 10-deazaaminopterin with remdesivir. Overall, seven clinically approved drugs (halofantrine, amiodarone, nelfinavir, simeprevir, manidipine, ozanimod, osimertinib) and 19 compounds in other stages of development may have the potential to be repurposed as SARS-CoV-2 oral therapeutics based on their potency, pharmacokinetic and human safety profiles.

Modified Vaccinia Ankara (MVA) is a highly attenuated poxvirus vector that is widely used to develop vaccines for infectious diseases and cancer. We developed a novel vaccine platform based on a unique three-plasmid system to efficiently generate recombinant MVA vectors from chemically synthesized DNA. In response to the ongoing global pandemic caused by SARS coronavirus-2 (SARS-CoV-2), we used this novel vaccine platform to rapidly produce fully synthetic MVA (sMVA) vectors co-expressing SARS-CoV-2 spike and nucleocapsid antigens, two immunodominant antigens implicated in protective immunity. Mice immunized with these sMVA vectors developed robust SARS-CoV-2 antigen-specific humoral and cellular immune responses, including potent neutralizing antibodies. These results demonstrate the potential of a novel vaccine platform based on synthetic DNA to efficiently generate recombinant MVA vectors and to rapidly develop a multi-antigenic poxvirus-based SARS-CoV-2 vaccine candidate.

ABSTRACT To prepare for future coronavirus (CoV) pandemics, it is desirable to generate vaccines capable of eliciting neutralizing antibody responses against multiple CoVs. Because of the phylogenetic similarity to humans, rhesus macaques are an animal model of choice for many virus-challenge and vaccine-evaluation studies, including SARS-CoV-2. Here, we show that immunization of macaques with SARS-CoV-2 spike (S) protein generates potent receptor binding domain cross- neutralizing antibody (nAb) responses to both SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1, in contrast to human infection or vaccination where responses are typically SARS-CoV-2-specific. Furthermore, the macaque nAbs are equally effective against SARS-CoV-2 variants of concern. Structural studies show that different immunodominant sites are targeted by the two primate species. Human antibodies generally target epitopes strongly overlapping the ACE2 receptor binding site (RBS), whereas the macaque antibodies recognize a relatively conserved region proximal to the RBS that represents another potential pan-SARS-related virus site rarely targeted by human antibodies. B cell repertoire differences between the two primates appear to significantly influence the vaccine response and suggest care in the use of rhesus macaques in evaluation of vaccines to SARS-related viruses intended for human use. ONE SENTENCE SUMMARY Broadly neutralizing antibodies to an unappreciated site of conservation in the RBD in SARS- related viruses can be readily induced in rhesus macaques because of distinct properties of the naïve macaque B cell repertoire that suggest prudence in the use of the macaque model in SARS vaccine evaluation and design.

The emergence of SARS-CoV-2 variants that threaten the efficacy of existing vaccines and therapeutic antibodies underscores the urgent need for new antibody-based tools that potently neutralize variants by targeting multiple sites of the spike protein. We isolated 216 monoclonal antibodies targeting SARS-CoV-2 from plasmablasts and memory B cells of COVID-19 patients. The three most potent antibodies targeted distinct regions of the RBD, and all three neutralized the SARS-CoV-2 variants B.1.1.7 and B.1.351. The crystal structure of the most potent antibody, CV503, revealed that it binds to the ridge region of SARS-CoV-2 RBD, competes with the ACE2 receptor, and has limited contact with key variant residues K417, E484 and N501. We designed bispecific antibodies by combining non-overlapping specificities and identified five ultrapotent bispecific antibodies that inhibit authentic SARS-CoV-2 infection at concentrations of <1 ng/mL. Through a novel mode of action three bispecific antibodies cross-linked adjacent spike proteins using dual NTD/RBD specificities. One bispecific antibody was >100-fold more potent than a cocktail of its parent monoclonals