Although several therapeutic agents have been evaluated for the treatment of coronavirus disease 2019 (Covid-19), no antiviral agents have yet been shown to be efficacious.We conducted a double-blind, randomized, placebo-controlled trial of intravenous remdesivir in adults who were hospitalized with Covid-19 and had evidence of lower respiratory tract infection. Patients were randomly assigned to receive either remdesivir (200 mg loading dose on day 1, followed by 100 mg daily for up to 9 additional days) or placebo for up to 10 days. The primary outcome was the time to recovery, defined by either discharge from the hospital or hospitalization for infection-control purposes only.A total of 1062 patients underwent randomization (with 541 assigned to remdesivir and 521 to placebo). Those who received remdesivir had a median recovery time of 10 days (95% confidence interval [CI], 9 to 11), as compared with 15 days (95% CI, 13 to 18) among those who received placebo (rate ratio for recovery, 1.29; 95% CI, 1.12 to 1.49; P<0.001, by a log-rank test). In an analysis that used a proportional-odds model with an eight-category ordinal scale, the patients who received remdesivir were found to be more likely than those who received placebo to have clinical improvement at day 15 (odds ratio, 1.5; 95% CI, 1.2 to 1.9, after adjustment for actual disease severity). The Kaplan-Meier estimates of mortality were 6.7% with remdesivir and 11.9% with placebo by day 15 and 11.4% with remdesivir and 15.2% with placebo by day 29 (hazard ratio, 0.73; 95% CI, 0.52 to 1.03). Serious adverse events were reported in 131 of the 532 patients who received remdesivir (24.6%) and in 163 of the 516 patients who received placebo (31.6%).Our data show that remdesivir was superior to placebo in shortening the time to recovery in adults who were hospitalized with Covid-19 and had evidence of lower respiratory tract infection. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; ACTT-1 ClinicalTrials.gov number, NCT04280705.).

The evolution of SARS-CoV-2 could impair recognition of the virus by human antibody-mediated immunity. To facilitate prospective surveillance for such evolution, we map how convalescent plasma antibodies are impacted by all mutations to the spike's receptor-binding domain (RBD), the main target of plasma neutralizing activity. Binding by polyclonal plasma antibodies is affected by mutations in three main epitopes in the RBD, but longitudinal samples reveal that the impact of these mutations on antibody binding varies substantially both among individuals and within the same individual over time. Despite this inter- and intra-person heterogeneity, the mutations that most reduce antibody binding usually occur at just a few sites in the RBD's receptor-binding motif. The most important site is E484, where neutralization by some plasma is reduced >10-fold by several mutations, including one in the emerging 20H/501Y.V2 and 20J/501Y.V3 SARS-CoV-2 lineages. Going forward, these plasma escape maps can inform surveillance of SARS-CoV-2 evolution.

The recently emerged SARS-CoV-2 Omicron variant encodes 37 amino acid substitutions in the spike protein, 15 of which are in the receptor-binding domain (RBD), thereby raising concerns about the effectiveness of available vaccines and antibody-based therapeutics. Here we show that the Omicron RBD binds to human ACE2 with enhanced affinity, relative to the Wuhan-Hu-1 RBD, and binds to mouse ACE2. Marked reductions in neutralizing activity were observed against Omicron compared to the ancestral pseudovirus in plasma from convalescent individuals and from individuals who had been vaccinated against SARS-CoV-2, but this loss was less pronounced after a third dose of vaccine. Most monoclonal antibodies that are directed against the receptor-binding motif lost in vitro neutralizing activity against Omicron, with only 3 out of 29 monoclonal antibodies retaining unaltered potency, including the ACE2-mimicking S2K146 antibody

Many individuals experience persistent symptoms and a decline in health-related quality of life (HRQoL) after coronavirus disease 2019 (COVID-19) illness.1 Existing studies have focused on hospitalized individuals 30 to 90 days after illness onset2,3,4 and have reported symptoms up to 110 days after illness.3 Longer-term sequelae in outpatients have not been well characterized.

Post-acute sequelae of COVID-19 (PASC) represent an emerging global crisis. However, quantifiable risk factors for PASC and their biological associations are poorly resolved. We executed a deep multi-omic, longitudinal investigation of 309 COVID-19 patients from initial diagnosis to convalescence (2-3 months later), integrated with clinical data and patient-reported symptoms. We resolved four PASC-anticipating risk factors at the time of initial COVID-19 diagnosis: type 2 diabetes, SARS-CoV-2 RNAemia, Epstein-Barr virus viremia, and specific auto-antibodies. In patients with gastrointestinal PASC, SARS-CoV-2-specific and CMV-specific CD8+ T cells exhibited unique dynamics during recovery from COVID-19. Analysis of symptom-associated immunological signatures revealed coordinated immunity polarization into four endotypes, exhibiting divergent acute severity and PASC. We find that immunological associations between PASC factors diminish over time, leading to distinct convalescent immune states. Detectability of most PASC factors at COVID-19 diagnosis emphasizes the importance of early disease measurements for understanding emergent chronic conditions and suggests PASC treatment strategies.

SARS-CoV-2 enters cells using its Spike protein, which is also the main target of neutralizing antibodies. Therefore, assays to measure how antibodies and sera affect Spike-mediated viral infection are important for studying immunity. Because SARS-CoV-2 is a biosafety-level-3 virus, one way to simplify such assays is to pseudotype biosafety-level-2 viral particles with Spike. Such pseudotyping has now been described for single-cycle lentiviral, retroviral, and vesicular stomatitis virus (VSV) particles, but the reagents and protocols are not widely available. Here, we detailed how to effectively pseudotype lentiviral particles with SARS-CoV-2 Spike and infect 293T cells engineered to express the SARS-CoV-2 receptor, ACE2. We also made all the key experimental reagents available in the BEI Resources repository of ATCC and the NIH. Furthermore, we demonstrated how these pseudotyped lentiviral particles could be used to measure the neutralizing activity of human sera or plasma against SARS-CoV-2 in convenient luciferase-based assays, thereby providing a valuable complement to ELISA-based methods that measure antibody binding rather than neutralization.

Profiling coronaviruses Among the coronaviruses that infect humans, four cause mild common colds, whereas three others, including the currently circulating severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), result in severe infections. Shrock et al. used a technology known as VirScan to probe the antibody repertoires of hundreds of coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients and pre–COVID-19 era controls. They identified hundreds of antibody targets, including several antibody epitopes shared by the mild and severe coronaviruses and many specific to SARS-CoV-2. A machine-learning model accurately classified patients infected with SARS-CoV-2 and guided the design of an assay for rapid SARS-CoV-2 antibody detection. The study also looked at how the antibody response and viral exposure history differ in patients with diverging outcomes, which could inform the production of improved vaccine and antibody therapies. Science , this issue p. eabd4250

Antibodies are a principal determinant of immunity for most RNA viruses and have promise to reduce infection or disease during major epidemics. The novel coronavirus SARS-CoV-2 has caused a global pandemic with millions of infections and hundreds of thousands of deaths to date1,2. In response, we used a rapid antibody discovery platform to isolate hundreds of human monoclonal antibodies (mAbs) against the SARS-CoV-2 spike (S) protein. We stratify these mAbs into five major classes on the basis of their reactivity to subdomains of S protein as well as their cross-reactivity to SARS-CoV. Many of these mAbs inhibit infection of authentic SARS-CoV-2 virus, with most neutralizing mAbs recognizing the receptor-binding domain (RBD) of S. This work defines sites of vulnerability on SARS-CoV-2 S and demonstrates the speed and robustness of advanced antibody discovery platforms. A platform for rapid antibody discovery enabled the isolation of hundreds of human monoclonal antibodies against SARS-CoV-2 and the prioritization of potent antibody candidates for clinical trials in patients with COVID-19.

A safe, effective, and scalable vaccine is needed to halt the ongoing SARS-CoV-2 pandemic. We describe the structure-based design of self-assembling protein nanoparticle immunogens that elicit potent and protective antibody responses against SARS-CoV-2 in mice. The nanoparticle vaccines display 60 SARS-CoV-2 spike receptor-binding domains (RBDs) in a highly immunogenic array and induce neutralizing antibody titers 10-fold higher than the prefusion-stabilized spike despite a 5-fold lower dose. Antibodies elicited by the RBD nanoparticles target multiple distinct epitopes, suggesting they may not be easily susceptible to escape mutations, and exhibit a lower binding:neutralizing ratio than convalescent human sera, which may minimize the risk of vaccine-associated enhanced respiratory disease. The high yield and stability of the assembled nanoparticles suggest that manufacture of the nanoparticle vaccines will be highly scalable. These results highlight the utility of robust antigen display platforms and have launched cGMP manufacturing efforts to advance the SARS-CoV-2-RBD nanoparticle vaccine into the clinic.

Antibody responses develop following SARS-CoV-2 infection, but little is known about their epitope specificities, clonality, binding affinities, epitopes, and neutralizing activity. We isolated B cells specific for the SARS-CoV-2 envelope glycoprotein spike (S) from a COVID-19-infected subject 21 days after the onset of clinical disease. 45 S-specific monoclonal antibodies were generated. They had undergone minimal somatic mutation with limited clonal expansion, and three bound the receptor-binding domain (RBD). Two antibodies neutralized SARS-CoV-2. The most potent antibody bound the RBD and prevented binding to the ACE2 receptor, while the other bound outside the RBD. Thus, most anti-S antibodies that were generated in this patient during the first weeks of COVID-19 infection were non-neutralizing and target epitopes outside the RBD. Antibodies that disrupt the SARS-CoV-2 S-ACE2 interaction can potently neutralize the virus without undergoing extensive maturation. Such antibodies have potential preventive and/or therapeutic potential and can serve as templates for vaccine design.