Alternative hosts and model animals The severe acute respiratory syndrome–coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemic may have originated in bats, but how it made its way into humans is unknown. Because of its zoonotic origins, SARS-CoV-2 is unlikely to exclusively infect humans, so it would be valuable to have an animal model for drug and vaccine development. Shi et al. tested ferrets, as well as livestock and companion animals of humans, for their susceptibility to SARS-CoV-2 (see the Perspective by Lakdawala and Menachery). The authors found that SARS-CoV-2 infects the upper respiratory tracts of ferrets but is poorly transmissible between individuals. In cats, the virus replicated in the nose and throat and caused inflammatory pathology deeper in the respiratory tract, and airborne transmission did occur between pairs of cats. Dogs appeared not to support viral replication well and had low susceptibility to the virus, and pigs, chickens, and ducks were not susceptible to SARS-CoV-2. Science , this issue p. 1016 ; see also p. 942

ABSTRACT In this study, we explored the molecular basis determining the virulence of H5N1 avian influenza viruses in mammalian hosts by comparing two viruses, A/Duck/Guangxi/12/03 (DK/12) and A/Duck/Guangxi/27/03 (DK/27), which are genetically similar but differ in their pathogenicities in mice. To assess the genetic basis for this difference in virulence, we used reverse genetics to generate a series of reassortants and mutants of these two viruses. We found that a single-amino-acid substitution of serine for proline at position 42 (P42S) in the NS1 protein dramatically increased the virulence of the DK/12 virus in mice, whereas the substitution of proline for serine at the same position (S42P) completely attenuated the DK/27 virus. We further demonstrated that the amino acid S42 of NS1 is critical for the H5N1 influenza virus to antagonize host cell interferon induction and for the NS1 protein to prevent the double-stranded RNA-mediated activation of the NF-κB pathway and the IRF-3 pathway. Our results indicate that the NS1 protein is critical for the pathogenicity of H5N1 influenza viruses in mammalian hosts and that the amino acid S42 of NS1 plays a key role in undermining the antiviral immune response of the host cell.

A newly emerged H7N9 virus has caused 132 human infections with 37 deaths in China since 18 February 2013. Control measures in H7N9 virus-positive live poultry markets have reduced the number of infections; however, the character of the virus, including its pandemic potential, remains largely unknown. We systematically analyzed H7N9 viruses isolated from birds and humans. The viruses were genetically closely related and bound to human airway receptors; some also maintained the ability to bind to avian airway receptors. The viruses isolated from birds were nonpathogenic in chickens, ducks, and mice; however, the viruses isolated from humans caused up to 30% body weight loss in mice. Most importantly, one virus isolated from humans was highly transmissible in ferrets by respiratory droplet. Our findings indicate nothing to reduce the concern that these viruses can transmit between humans.

Since 2003, H5N1 influenza viruses have caused over 400 known cases of human infection with a mortality rate greater than 60%. Most of these cases resulted from direct contact with virus-contaminated poultry or poultry products. Although only limited human-to-human transmission has been reported to date, it is feared that efficient human-to-human transmission of H5N1 viruses has the potential to cause a pandemic of disastrous proportions. The genetic basis for H5N1 viral transmission among humans is largely unknown. In this study, we used guinea pigs as a mammalian model to study the transmission of six different H5N1 avian influenza viruses. We found that two viruses, A/duck/Guangxi/35/2001 (DKGX/35) and A/bar-headed goose/Qinghai/3/2005(BHGQH/05), were transmitted from inoculated animals to naïve contact animals. Our mutagenesis analysis revealed that the amino acid asparagine (Asn) at position 701 in the PB2 protein was a prerequisite for DKGX/35 transmission in guinea pigs. In addition, an amino acid change in the hemagglutinin (HA) protein (Thr160Ala), resulting in the loss of glycosylation at 158–160, was responsible for HA binding to sialylated glycans and was critical for H5N1 virus transmission in guinea pigs. These amino acids changes in PB2 and HA could serve as important molecular markers for assessing the pandemic potential of H5N1 field isolates.

Unveiling African swine fever virus African swine fever virus (ASFV) is highly contagious and often lethal. With no vaccine or effective treatment, infections often require large-scale culling of pigs. Wang et al. apply cutting-edge cryo–electron microscopy techniques to determine the structure of this very large DNA virus. An 8.8-angstrom-resolution reconstruction shows the five layers of the virus, and the fourth capsid layer could be reconstructed at 4.8-angstrom resolution. The structure reveals epitopes in the major capsid protein that distinguish ASFV from other nucleocytoplasmic large DNA viruses and shows how the minor capsid proteins stabilize the capsid. Science , this issue p. 640

African swine fever (ASF) entered China in August 2018 and rapidly spread across the entire country, severely threatening the Chinese domestic pig population, which accounts for more than 50% of the pig population worldwide. In this study, an ASFV isolate, Pig/Heilongjiang/2018 (Pig/HLJ/18), was isolated in primary porcine alveolar macrophages (PAMs) from a pig sample from an ASF outbreak farm. The isolate was characterized by using the haemadsorption (HAD) test, Western blotting and immunofluorescence, and electronic microscopy. Phylogenetic analysis of the viral p72 gene revealed that Pig/HLJ/18 belongs to Genotype II. Infectious titres of virus propagated in primary PAMs and pig marrow macrophages were as high as 107.2 HAD50/ml. Specific-pathogen-free pigs intramuscularly inoculated with different virus dosages at 103.5–106.5 HAD50 showed acute disease with fever and haemorrhagic signs. The incubation periods were 3–5 days for virus-inoculated pigs and 9 days for contact pigs. All virus-inoculated pigs died between 6–9 days post-inoculation (p.i.), and the contact pigs died between 13–14 days post-contact (p.c.). Viremia started on day 2 p.i. in inoculated pigs and on day 9 p.c. in contact pigs. Viral genomic DNA started to be detected from oral and rectal swab samples on 2–5 days p.i. in virus-inoculated pigs, and 6–10 days p.c. in contact pigs. These results indicate that Pig/HLJ/18 is highly virulent and transmissible in domestic pigs. Our study demonstrates the threat of ASFV and emphasizes the need to control and eradicate ASF in China.

The unprecedented coronavirus disease 2019 (COVID-19) epidemic has created a worldwide public health emergency, and there is an urgent need to develop an effective vaccine to control this severe infectious disease. Here, we find that a single vaccination with a replication-defective human type 5 adenovirus encoding the SARS-CoV-2 spike protein (Ad5-nCoV) protect mice completely against mouse-adapted SARS-CoV-2 infection in the upper and lower respiratory tracts. Additionally, a single vaccination with Ad5-nCoV protects ferrets from wild-type SARS-CoV-2 infection in the upper respiratory tract. This study suggests that the mucosal vaccination may provide a desirable protective efficacy and this delivery mode is worth further investigation in human clinical trials.

African swine fever (ASF) is a devastating infectious disease in swine that is severely threatening the global pig industry. An efficacious vaccine is urgently required. Here, we used the Chinese ASFV HLJ/18 as a backbone and generated a series of gene-deleted viruses. The virulence, immunogenicity, safety, and protective efficacy evaluation in specific-pathogen-free pigs, commercial pigs, and pregnant sows indicated that one virus, namely HLJ/18-7GD, which has seven genes deleted, is fully attenuated in pigs, cannot convert to the virulent strain, and provides complete protection of pigs against lethal ASFV challenge. Our study shows that HLJ/-18-7GD is a safe and effective vaccine against ASFV, and as such is expected to play an important role in controlling the spread of ASFV.

H9N2 subtype influenza viruses have been detected in different species of wild birds and domestic poultry in many countries for several decades. Because these viruses are of low pathogenicity in poultry, their eradication is not a priority for animal disease control in many countries, which has allowed them to continue to evolve and spread. Here, we characterized the genetic variation, receptor-binding specificity, replication capability, and transmission in mammals of a series of H9N2 influenza viruses that were detected in live poultry markets in southern China between 2009 and 2013. Thirty-five viruses represented 17 genotypes on the basis of genomic diversity, and one specific “internal-gene-combination” predominated among the H9N2 viruses. This gene combination was also present in the H7N9 and H10N8 viruses that have infected humans in China. All of the 35 viruses preferentially bound to the human-like receptor, although two also retained the ability to bind to the avian-like receptor. Six of nine viruses tested were transmissible in ferrets by respiratory droplet; two were highly transmissible. Some H9N2 viruses readily acquired the 627K or 701N mutation in their PB2 gene upon infection of ferrets, further enhancing their virulence and transmission in mammals. Our study indicates that the widespread dissemination of H9N2 viruses poses a threat to human health not only because of the potential of these viruses to cause an influenza pandemic, but also because they can function as “vehicles” to deliver different subtypes of influenza viruses from avian species to humans.

Abstract The SARS-CoV-2 virus is the causal agent of the ongoing pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19). There is an urgent need for potent, specific antiviral compounds against SARS-CoV-2. The 3C-like protease (3CLpro) is an essential enzyme for the replication of SARS-CoV-2 and other coronaviruses, and thus is a target for coronavirus drug discovery. Nearly all inhibitors of coronavirus 3CLpro reported so far are covalent inhibitors. Here, we report the development of specific, non-covalent inhibitors of 3CLpro. The most potent one, WU-04, effectively blocks SARS-CoV-2 replications in human cells with EC 50 values in the 10-nM range. WU-04 also inhibits the 3CLpro of SARS-CoV and MERS-CoV with high potency, indicating that it is a pan-inhibitor of coronavirus 3CLpro. WU-04 showed anti-SARS-CoV-2 activity similar to that of PF-07321332 (Nirmatrelvir) in K18-hACE2 mice when the same dose was administered orally. Thus, WU-04 is a promising drug candidate for coronavirus treatment. One-Sentence Summary A oral non-covalent inhibitor of 3C-like protease effectively inhibits SARS-CoV-2 replication.