During the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic, severe acute respiratory syndrome-related coronavirus-2 (SARS-CoV-2) has led to the infection of millions of people and has claimed hundreds of thousands of lives. The entry of the virus into cells depends on the receptor-binding domain (RBD) of the spike (S) protein of SARS-CoV-2. Although there is currently no vaccine, it is likely that antibodies will be essential for protection. However, little is known about the human antibody response to SARS-CoV-21–5. Here we report on 149 COVID-19-convalescent individuals. Plasma samples collected an average of 39 days after the onset of symptoms had variable half-maximal pseudovirus neutralizing titres; titres were less than 50 in 33% of samples, below 1,000 in 79% of samples and only 1% of samples had titres above 5,000. Antibody sequencing revealed the expansion of clones of RBD-specific memory B cells that expressed closely related antibodies in different individuals. Despite low plasma titres, antibodies to three distinct epitopes on the RBD neutralized the virus with half-maximal inhibitory concentrations (IC50 values) as low as 2 ng ml−1. In conclusion, most convalescent plasma samples obtained from individuals who recover from COVID-19 do not contain high levels of neutralizing activity. Nevertheless, rare but recurring RBD-specific antibodies with potent antiviral activity were found in all individuals tested, suggesting that a vaccine designed to elicit such antibodies could be broadly effective. Although rare, antibodies against the receptor-binding domain of SARS-CoV-2 that showed potent antiviral activity were obtained from all tested convalescent individuals, suggesting that a vaccine designed to elicit such antibodies could be broadly effective.

Abstract All but one of the authorized monoclonal antibody-based treatments for SARS-CoV-2 are largely ineffective against Omicron, highlighting the critical need for biologics capable of overcoming SARS-CoV-2 evolution. These mostly ineffective therapeutic antibodies target epitopes that are not highly conserved. Here we describe broad-spectrum SARS-CoV-2 inhibitors developed by tethering the SARS-CoV-2 receptor, angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), to antibodies that are known to be non-neutralizing, but which target highly conserved epitopes in the viral spike protein. These inhibitors, called Re ceptor-blocking co nserved n on- n eutralizing A nti b o d ies (ReconnAbs), potently neutralize all SARS-CoV-2 variants of concern (VOC), including Omicron. Neutralization potency is dependent on both the binding and inhibitory ReconnAb components as activity is lost when the linker joining the two is severed. In addition, a bifunctional ReconnAb, made by linking ACE2 to a bispecific antibody targeting two non-overlapping conserved epitopes, defined here, shows sub-nanomolar neutralizing activity against all VOCs, including Omicron. Given their conserved targets and modular nature, ReconnAbs have the potential to act as broad- spectrum therapeutics against SARS-CoV-2 and other emerging pandemic diseases.

Phenotypic screening of antigen-specific antibodies in human blood is a common diagnostic test for infectious agents and a correlate of protection after vaccination. In addition to long-lived antibody secreting plasma cells residing in the bone marrow, memory B cells are a latent source of antigen-experienced, long-term immunity that can be found at low frequencies in circulating PBMCs. Assessing the genotype, clonal frequency, quality, and function of antibodies resulting from an individuals persistent memory B cell repertoire can help inform the success or failure of immune protection. We have applied ELISPOT cell culture methods to functionally expand the memory repertoire from PBMCs and clonally map monoclonal antibodies from this population. We show that combining deep sequencing of stimulated memory B cell repertoires with retrieving single antigen-specific cells is a promising approach in evaluating the latent, functional B cell memory in PBMCs.

During the COVID-19 pandemic, SARS-CoV-2 infected millions of people and claimed hundreds of thousands of lives. Virus entry into cells depends on the receptor binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike protein (S). Although there is no vaccine, it is likely that antibodies will be essential for protection. However, little is known about the human antibody response to SARS-CoV-2. Here we report on 68 COVID-19 convalescent individuals. Plasmas collected an average of 30 days after the onset of symptoms had variable half-maximal neutralizing titers ranging from undetectable in 18% to below 1:1000 in 78%, while only 3% showed titers >1:5000. Antibody cloning revealed expanded clones of RBD-specific memory B cells expressing closely related antibodies in different individuals. Despite low plasma titers, antibodies to distinct epitopes on RBD neutralized at half-maximal inhibitory concentrations (IC50s) as low as few ng/mL. Thus, most convalescent plasmas obtained from individuals who recover from COVID-19 without hospitalization do not contain high levels of neutralizing activity. Nevertheless, rare but recurring RBD-specific antibodies with potent antiviral activity were found in all individuals tested, suggesting that a vaccine designed to elicit such antibodies could be broadly effective.