Abstract Antimicrobial resistance (AMR) is a serious threat to global public health, but obtaining representative data on AMR for healthy human populations is difficult. Here, we use metagenomic analysis of untreated sewage to characterize the bacterial resistome from 79 sites in 60 countries. We find systematic differences in abundance and diversity of AMR genes between Europe/North-America/Oceania and Africa/Asia/South-America. Antimicrobial use data and bacterial taxonomy only explains a minor part of the AMR variation that we observe. We find no evidence for cross-selection between antimicrobial classes, or for effect of air travel between sites. However, AMR gene abundance strongly correlates with socio-economic, health and environmental factors, which we use to predict AMR gene abundances in all countries in the world. Our findings suggest that global AMR gene diversity and abundance vary by region, and that improving sanitation and health could potentially limit the global burden of AMR. We propose metagenomic analysis of sewage as an ethically acceptable and economically feasible approach for continuous global surveillance and prediction of AMR.

The genomic sequences of severe acute respiratory syndrome coronaviruses from human and palm civet of the 2003/2004 outbreak in the city of Guangzhou, China, were nearly identical. Phylogenetic analysis suggested an independent viral invasion from animal to human in this new episode. Combining all existing data but excluding singletons, we identified 202 single-nucleotide variations. Among them, 17 are polymorphic in palm civets only. The ratio of nonsynonymous/synonymous nucleotide substitution in palm civets collected 1 yr apart from different geographic locations is very high, suggesting a rapid evolving process of viral proteins in civet as well, much like their adaptation in the human host in the early 2002–2003 epidemic. Major genetic variations in some critical genes, particularly the Spike gene, seemed essential for the transition from animal-to-human transmission to human-to-human transmission, which eventually caused the first severe acute respiratory syndrome outbreak of 2002/2003.

The SARS-CoV-2 Delta variant has spread rapidly worldwide. To provide data on its virological profile, we here report the first local transmission of Delta in mainland China. All 167 infections could be traced back to the first index case. Daily sequential PCR testing of quarantined individuals indicated that the viral loads of Delta infections, when they first become PCR-positive, were on average ~1000 times greater compared to lineage A/B infections during the first epidemic wave in China in early 2020, suggesting potentially faster viral replication and greater infectiousness of Delta during early infection. The estimated transmission bottleneck size of the Delta variant was generally narrow, with 1-3 virions in 29 donor-recipient transmission pairs. However, the transmission of minor iSNVs resulted in at least 3 of the 34 substitutions that were identified in the outbreak, highlighting the contribution of intra-host variants to population-level viral diversity during rapid spread.

Identification of a suitable nonhuman primate (NHP) model of COVID-19 remains challenging. Here, we characterized severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection in three NHP species: Old World monkeys Macaca mulatta (M. mulatta) and Macaca fascicularis (M. fascicularis) and New World monkey Callithrix jacchus (C. jacchus). Infected M. mulatta and M. fascicularis showed abnormal chest radiographs, an increased body temperature and a decreased body weight. Viral genomes were detected in swab and blood samples from all animals. Viral load was detected in the pulmonary tissues of M. mulatta and M. fascicularis but not C. jacchus. Furthermore, among the three animal species, M. mulatta showed the strongest response to SARS-CoV-2, including increased inflammatory cytokine expression and pathological changes in the pulmonary tissues. Collectively, these data revealed the different susceptibilities of Old World and New World monkeys to SARS-CoV-2 and identified M. mulatta as the most suitable for modeling COVID-19.

Abstract Two notable features have been identified in the SARS-CoV-2 genome: (1) the receptor binding domain of SARS-CoV-2; (2) a unique insertion of twelve nucleotide or four amino acids (PRRA) at the S1 and S2 boundary. For the first feature, the similar RBD identified in SARs-like virus from pangolin suggests the RBD in SARS-CoV-2 may already exist in animal host(s) before it transmitted into human. The left puzzle is the history and function of the insertion at S1/S2 boundary, which is uniquely identified in SARS-CoV-2. In this study, we identified two variants from the first Guangdong SARS-CoV-2 cell strain, with deletion mutations on polybasic cleavage site (PRRAR) and its flank sites. More extensive screening indicates the deletion at the flank sites of PRRAR could be detected in 3 of 68 clinical samples and half of 22 in vitro isolated viral strains. These data indicate (1) the deletion of QTQTN, at the flank of polybasic cleavage site, is likely benefit the SARS-CoV-2 replication or infection in vitro but under strong purification selection in vivo since it is rarely identified in clinical samples; (2) there could be a very efficient mechanism for deleting this region from viral genome as the variants losing 23585-23599 is commonly detected after two rounds of cell passage. The mechanistic explanation for this in vitro adaptation and in vivo purification processes (or reverse) that led to such genomic changes in SARS-CoV-2 requires further work. Nonetheless, this study has provided valuable clues to aid further investigation of spike protein function and virus evolution. The deletion mutation identified in vitro isolation should be also noted for current vaccine development.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), which causes the COVID-19 pandemic, is rapidly evolving. Due to the limited efficacy of vaccination in prevention of SARS-CoV-2 transmission and continuous emergence of variants of concern (VOC), including the currently most prevalent Delta variant, orally bioavailable and broadly efficacious antiviral drugs are urgently needed. Previously we showed that adenosine analogue 69-0 (also known as GS-441524), possesses potent anti-SARS-CoV-2 activity. Herein, we report that esterification of the 5’-hydroxyl moieties of 69-0 markedly improved the antiviral potency. The 5’-hydroxyl-isobutyryl prodrug, ATV006, showed excellent oral bioavailability in rats and cynomolgus monkeys and potent antiviral efficacy against different VOCs of SARS-CoV-2 in cell culture and three mouse models. Oral administration of ATV006 significantly reduced viral loads, alleviated lung damage and rescued mice from death in the K18-hACE2 mouse model challenged with the Delta variant. Moreover, ATV006 showed broad antiviral efficacy against different mammal-infecting coronaviruses. These indicate that ATV006 represents a promising oral drug candidate against SARS-CoV-2 VOCs and other coronaviruses.

Abstract The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused a global pandemic of novel corona virus disease (COVID-19). The neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) targeting the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 are among the most promising strategies to prevent and treat COVID-19. However, SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) profoundly reduced the efficacies of most of mAbs and vaccines approved for clinical use. Herein, we demonstrated mAb 35B5 efficiently neutralizes both wild-type (WT) SARS-CoV-2 and VOCs, including B.1.617.2 (delta) variant, in vitro and in vivo . Cryo-electron microscopy (cryo-EM) revealed that 35B5 neutralizes SARS-CoV-2 by targeting a unique epitope that avoids the prevailing mutation sites on RBD identified in circulating VOCs, providing the molecular basis for its pan-neutralizing efficacy. The 35B5-binding epitope could also be exploited for the rational design of a universal SARS-CoV-2 vaccine.

COVID-19, caused by SARS-CoV-2 infection, has recently been announced as a pandemic all over the world. Plenty of diagnostic, preventive and therapeutic knowledges have been enriched from clinical studies since December 2019. However, animal models, particularly non-human primate models, are urgently needed for critical questions that could not be answered in clinical patients, evaluations of anti-viral drugs and vaccines. In this study, two families of non-human primates, old world monkeys (12 Macaca mulatta, 6 Macaca fascicularis) and new world monkeys (6 Callithrix jacchus), were experimentally inoculated with SARS-CoV-2. Clinical signs were recorded. Samples were collected for analysis of viral shedding, viremia and histopathological examination. Increased body temperature was observed in 100% (12/12) M. mulatta, 33.3% (2/6) M. fascicularis and none (0/6) of C. jacchus post inoculation of SARS-CoV-2. All of M. mulatta and M. fascicularis showed chest radiographic abnormality. Viral genomes were detected in nasal swabs, throat swabs, anal swabs and blood from all 3 species of monkeys. Viral shedding from upper respiratory reached the peak between day 6 and day 8 post inoculation. From necropsied M. mulatta and M. fascicularis, tissues showing virus positive were mainly lung, weasand, bronchus and spleen. No viral genome was seen in any of tissues from 2 necropsied C. jacchus. Severe gross lesions and histopathological changes were observed in lung, heart and stomach of SARS-CoV-2 infected animals. In summary, we have established a NHP model for COVID-19, which could be used to evaluate drugs and vaccines, and investigate viral pathogenesis. M. mulatta is the most susceptible to SARS-CoV2 infection, followed by M. fascicularis and C. jacchus.### Competing Interest Statement

Enterovirus 71 (EV71) accounts for the majority of hand, foot and mouth disease-related deaths due to fatal neurological complications. The clinical observations and animal models found the early invasion of nervous system, and the demyelinating phenomenon was observed. As one of the receptors of EV71 structural viral protein 1 (VP1), SCARB2 mainly exists on the myelin sheath. EV71 VP1 can promote viral replication through inducing autophagy in neuron cells. This study aims to investigate the role and mechanism of VP1 in autophagy of mouse Schwann cells (MSCs). An EV71 VP1-expressing vector (pEGFP-C3-VP1) was generated and transfected into MSCs. Transmission electron microscopy (TEM) and Western blot analysis of the autophagy marker microtubule-associated proteins 1A/1B light chain 3B (LC3B) were used to assess autophagy in the cells. Real-time PCR and immunofluorescent staining were performed to determine the expression of PMP22. Small interfering RNA against PMP22 was employed to investigate the role of PMP22 in MSCs autophagy. Selective endoplasmic reticulum (ER) stress inhibitor salubrinal (SAL) was employed to determine whether PMP22 is mediated by ER stress. Our results demonstrated that VP1 played a promotive role in MSC autophagy. Overexpression of VP1 upregulated PMP22. PMP22 deficiency downregulated LC3B and thus inhibited autophagy. Furthermore, PMP22 expression was significantly suppressed by SAL. VP1 promotes MSC autophagy through upregulating ER stress-mediated PMP22 expression. VP1/ER stress/ PMP22 axis in autophagy may be a potential therapeutic target for EV71 infection-induced fatal neuronal damage.