Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the cause of the ongoing coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic1. To understand the pathogenicity and antigenic potential of SARS-CoV-2 and to develop therapeutic tools, it is essential to profile the full repertoire of its expressed proteins. The current map of SARS-CoV-2 coding capacity is based on computational predictions and relies on homology with other coronaviruses. As the protein complement varies among coronaviruses, especially in regard to the variety of accessory proteins, it is crucial to characterize the specific range of SARS-CoV-2 proteins in an unbiased and open-ended manner. Here, using a suite of ribosome-profiling techniques2–4, we present a high-resolution map of coding regions in the SARS-CoV-2 genome, which enables us to accurately quantify the expression of canonical viral open reading frames (ORFs) and to identify 23 unannotated viral ORFs. These ORFs include upstream ORFs that are likely to have a regulatory role, several in-frame internal ORFs within existing ORFs, resulting in N-terminally truncated products, as well as internal out-of-frame ORFs, which generate novel polypeptides. We further show that viral mRNAs are not translated more efficiently than host mRNAs; instead, virus translation dominates host translation because of the high levels of viral transcripts. Our work provides a resource that will form the basis of future functional studies. A high-resolution map of coding regions in the SARS-CoV-2 genome enables the identification of 23 unannotated open reading frames and quantification of the expression of canonical viral open reading frames.

We report a case of monkeypox in a man who returned from Nigeria to Israel in 2018. Virus was detected in pustule swabs by transmission electron microscopy and PCR and confirmed by immunofluorescence assay, tissue culture, and ELISA. The West Africa monkeypox outbreak calls for increased awareness by public health authorities worldwide.

Kidney failure is frequently observed during and after COVID-19, but it remains elusive whether this is a direct effect of the virus. Here, we report that SARS-CoV-2 directly infects kidney cells and is associated with increased tubule-interstitial kidney fibrosis in patient autopsy samples. To study direct effects of the virus on the kidney independent of systemic effects of COVID-19, we infected human-induced pluripotent stem-cell-derived kidney organoids with SARS-CoV-2. Single-cell RNA sequencing indicated injury and dedifferentiation of infected cells with activation of profibrotic signaling pathways. Importantly, SARS-CoV-2 infection also led to increased collagen 1 protein expression in organoids. A SARS-CoV-2 protease inhibitor was able to ameliorate the infection of kidney cells by SARS-CoV-2. Our results suggest that SARS-CoV-2 can directly infect kidney cells and induce cell injury with subsequent fibrosis. These data could explain both acute kidney injury in COVID-19 patients and the development of chronic kidney disease in long COVID.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the cause of the ongoing Coronavirus disease 19 (COVID-19) pandemic 1,2 . In order to understand SARS-CoV-2 pathogenicity and antigenic potential, and to develop diagnostic and therapeutic tools, it is essential to portray the full repertoire of its expressed proteins. The SARS-CoV-2 coding capacity map is currently based on computational predictions and relies on homology to other coronaviruses. Since coronaviruses differ in their protein array, especially in the variety of accessory proteins, it is crucial to characterize the specific collection of SARS-CoV-2 proteins in an unbiased and open-ended manner. Utilizing a suite of ribosome profiling techniques 3–8 , we present a high-resolution map of the SARS-CoV-2 coding regions, allowing us to accurately quantify the expression of canonical viral open reading frames (ORF)s and to identify 23 novel unannotated viral translated ORFs. These ORFs include upstream ORFs (uORFs) that are likely playing a regulatory role, several in-frame internal ORFs lying within existing ORFs, resulting in N-terminally truncated products, as well as internal out-of-frame ORFs, which generate novel polypeptides. We further show that viral mRNAs are not translated more efficiently than host mRNAs; rather, virus translation dominates host translation due to high levels of viral transcripts. Overall, our work reveals the full coding capacity of SARS-CoV-2 genome, providing a rich resource, which will form the basis of future functional studies and diagnostic efforts.

Abstract The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 that emerged in December 2019 in China resulted in over 7.8 million infections and over 430,000 deaths worldwide, imposing an urgent need for rapid development of an efficient and cost-effective vaccine, suitable for mass immunization. Here, we generated a replication competent recombinant VSV-ΔG-spike vaccine, in which the glycoprotein of VSV was replaced by the spike protein of the SARS-CoV-2. In vitro characterization of the recombinant VSV-ΔG-spike indicated expression and presentation of the spike protein on the viral membrane with antigenic similarity to SARS-CoV-2. A golden Syrian hamster in vivo model for COVID-19 was implemented. We show that vaccination of hamsters with recombinant VSV-ΔG-spike results in rapid and potent induction of neutralizing antibodies against SARS-CoV-2. Importantly, single-dose vaccination was able to protect hamsters against SARS-CoV-2 challenge, as demonstrated by the abrogation of body weight loss of the immunized hamsters compared to unvaccinated hamsters. Furthermore, whereas lungs of infected hamsters displayed extensive tissue damage and high viral titers, immunized hamsters’ lungs showed only minor lung pathology, and no viral load. Taken together, we suggest recombinant VSV-ΔG-spike as a safe, efficacious and protective vaccine against SARS-CoV-2 infection.

Abstract Since the onset of the current COVID-19 pandemic, high priority is given to the development of neutralizing antibodies, as a key approach for the design of therapeutic strategies to countermeasure and eradicate the disease. Previously, we reported the development of human therapeutic monoclonal antibodies (mAbs) exhibiting very high protective ability. These mAbs recognize epitopes on the spike receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 that is considered to represent the main rout of receptor engagement by the SARS-CoV-2 virus. The recent emergence of viral variants emphasizes the notion that efficient antibody treatments need to rely on mAbs against several distinct key epitopes in order to circumvent the occurrence of therapy escape-mutants. Here we report the isolation and characterization of 12 neutralizing mAbs, identified by screening a phage-display library constructed from lymphatic cells collected from severe COVID-19 patients. The antibodies target three distinct epitopes on the spike N-terminal domain (NTD) of SARS-CoV-2, one of them defining a major site of vulnerability of the virus. Extensive characterization of these mAbs suggests a neutralization mechanism which relies both on amino-acid and N -glycan recognition on the virus, and involvement of receptors other than the hACE2 on the target cell. Two of the selected mAbs, which demonstrated superior neutralization potency in vitro , were further evaluated in vivo , demonstrating their ability to fully protect K18-hACE2 transgenic mice even when administered at low doses and late after infection. The study demonstrates the high potential of the mAbs for therapy of SARS-CoV-2 infection and underlines the possible role of the NTD in mediating infection of host cells via alternative cellular portals other than the canonical ACE2 receptor.

Summary A wide range of SARS-CoV-2 neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) were reported to date, most of which target the spike glycoprotein and in particular its receptor binding domain (RBD) and N-terminal domain (NTD) of the S1 subunit. The therapeutic implementation of these antibodies has been recently challenged by emerging SARS-CoV-2 variants that harbor extensively mutated spike versions. Consequently, the re-assessment of mAbs, previously reported to neutralize the original early-version of the virus, is of high priority. Four previously selected mAbs targeting non-overlapping epitopes, were evaluated for their binding potency to RBD versions harboring individual mutations at spike positions 417, 439, 453, 477, 484 and 501. Mutations at these positions represent the prevailing worldwide distributed modifications of the RBD, previously reported to mediate escape from antibody neutralization. Additionally, the in vitro neutralization potencies of the four RBD-specific mAbs, as well as two NTD-specific mAbs, were evaluated against two frequent SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs): (i) the B.1.1.7 variant, emerged in the UK and (ii) the B.1.351 variant, emerged in South Africa. Variant B.1.351 was previously suggested to escape many therapeutic mAbs, including those authorized for clinical use. The possible impact of RBD mutations on recognition by mAbs is addressed by comparative structural modelling. Finally, we demonstrate the therapeutic potential of three selected mAbs by treatment of K18-hACE2 transgenic mice two days post infection with each of the virus strains. Our results clearly indicate that despite the accumulation of spike mutations, some neutralizing mAbs preserve their potency against SARS-CoV-2. In particular, the highly potent MD65 and BL6 mAbs are shown to retain their ability to bind the prevalent novel viral mutations and to effectively protect against B.1.1.7 and B.1.351 variants of high clinical concern.

Abstract The novel highly transmissible human coronavirus SARS-CoV-2 is the causative agent of the COVID-19 pandemic. Thus far, there is no approved therapeutic drug, specifically targeting this emerging virus. Here we report the isolation and characterization of a panel of human neutralizing monoclonal antibodies targeting the SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD). These antibodies were selected from a phage display library constructed using peripheral circulatory lymphocytes collected from patients at the acute phase of the disease. These neutralizing antibodies are shown to recognize distinct epitopes on the viral spike RBD, therefore they represent a promising basis for the design of efficient combined post-exposure therapy for SARS-CoV-2 infection.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the cause of the ongoing coronavirus disease 19 (COVID-19) pandemic. Despite its urgency, we still do not fully understand the molecular basis of SARS-CoV-2 pathogenesis and its ability to antagonize innate immune responses. SARS-CoV-2 leads to shutoff of cellular protein synthesis and over-expression of nsp1, a central shutoff factor in coronaviruses, inhibits cellular gene translation. However, the diverse molecular mechanisms nsp1 employs as well as its functional importance in infection are still unresolved. By overexpressing various nsp1 mutants and generating a SARS-CoV-2 mutant in which nsp1 does not bind ribosomes, we untangle the effects of nsp1. We uncover that nsp1, through inhibition of translation and induction of mRNA degradation, is the main driver of host shutoff during SARS-CoV-2 infection. Furthermore, we find the propagation of nsp1 mutant virus is inhibited specifically in cells with intact interferon (IFN) response as well as in-vivo , in infected hamsters, and this attenuation is associated with stronger induction of type I IFN response. This illustrates that nsp1 shutoff activity has an essential role mainly in counteracting the IFN response. Overall, our results reveal the multifaceted approach nsp1 uses to shut off cellular protein synthesis and uncover the central role it plays in SARS-CoV-2 pathogenesis, explicitly through blockage of the IFN response.

Abstract rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S is a clinical stage (Phase 2) replication competent recombinant vaccine against SARS-CoV-2. Nonclinical safety, immunogenicity and efficacy studies were conducted in 4 animal species, using multiple dose levels (up to 10 8 PFU/animal) and various dosing regimens. There were no treatment related mortalities in any study, or any noticeable clinical signs. Compared to unvaccinated controls, hematology and biochemistry parameters were unremarkable and no adverse histopathological findings gave cause for safety concern in any of the studies. There was no viral shedding in urine, nor viral RNA detected in whole blood or serum samples 7 days post vaccination. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine immune response gave rise to neutralizing antibodies, cellular immune response, and increased lymphocytic cellularity in the spleen germinal centers and regional lymph node. No evidence for neurovirulence was found in C57BL/6 immune competent mice or in highly sensitive IFNAR KO mice. Vaccine virus replication and distribution in K18 hACE2 transgenic mice showed a gradual clearance from the vaccination site with no vaccine virus recovered from the lungs. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine was well tolerated locally and systemically and elicited an effective immunogenic response up to the highest dose tested, supporting further clinical development.