The SARS-CoV-2 spike (S) glycoprotein contains an immunodominant receptor-binding domain (RBD) targeted by most neutralizing antibodies (Abs) in COVID-19 patient plasma. Little is known about neutralizing Abs binding to epitopes outside the RBD and their contribution to protection. Here, we describe 41 human monoclonal Abs (mAbs) derived from memory B cells, which recognize the SARS-CoV-2 S N-terminal domain (NTD) and show that a subset of them neutralize SARS-CoV-2 ultrapotently. We define an antigenic map of the SARS-CoV-2 NTD and identify a supersite (designated site i) recognized by all known NTD-specific neutralizing mAbs. These mAbs inhibit cell-to-cell fusion, activate effector functions, and protect Syrian hamsters from SARS-CoV-2 challenge, albeit selecting escape mutants in some animals. Indeed, several SARS-CoV-2 variants, including the B.1.1.7, B.1.351, and P.1 lineages, harbor frequent mutations within the NTD supersite, suggesting ongoing selective pressure and the importance of NTD-specific neutralizing mAbs for protective immunity and vaccine design.

ABSTRACT Coronaviruses can cause respiratory and enteric disease in a wide variety of human and animal hosts. The 2003 outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS) first demonstrated the potentially lethal consequences of zoonotic coronavirus infections in humans. In 2012, a similar previously unknown coronavirus emerged, Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), thus far causing over 650 laboratory-confirmed infections, with an unexplained steep rise in the number of cases being recorded over recent months. The human MERS fatality rate of ∼30% is alarmingly high, even though many deaths were associated with underlying medical conditions. Registered therapeutics for the treatment of coronavirus infections are not available. Moreover, the pace of drug development and registration for human use is generally incompatible with strategies to combat emerging infectious diseases. Therefore, we have screened a library of 348 FDA-approved drugs for anti-MERS-CoV activity in cell culture. If such compounds proved sufficiently potent, their efficacy might be directly assessed in MERS patients. We identified four compounds (chloroquine, chlorpromazine, loperamide, and lopinavir) inhibiting MERS-CoV replication in the low-micromolar range (50% effective concentrations [EC 50 s], 3 to 8 μM). Moreover, these compounds also inhibit the replication of SARS coronavirus and human coronavirus 229E. Although their protective activity (alone or in combination) remains to be assessed in animal models, our findings may offer a starting point for treatment of patients infected with zoonotic coronaviruses like MERS-CoV. Although they may not necessarily reduce viral replication to very low levels, a moderate viral load reduction may create a window during which to mount a protective immune response.

We report on chloroquine, a 4-amino-quinoline, as an effective inhibitor of the replication of the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) in vitro. Chloroquine is a clinically approved drug effective against malaria. We tested chloroquine phosphate for its antiviral potential against SARS-CoV-induced cytopathicity in Vero E6 cell culture. Results indicate that the IC50 of chloroquine for antiviral activity (8.8 +/- 1.2 microM) was significantly lower than its cytostatic activity; CC50 (261.3 +/- 14.5 microM), yielding a selectivity index of 30. The IC50 of chloroquine for inhibition of SARS-CoV in vitro approximates the plasma concentrations of chloroquine reached during treatment of acute malaria. Addition of chloroquine to infected cultures could be delayed for up to 5h postinfection, without an important drop in antiviral activity. Chloroquine, an old antimalarial drug, may be considered for immediate use in the prevention and treatment of SARS-CoV infections.

Efficient therapeutic options are needed to control the spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) that has caused more than 922,000 fatalities as of 13 September 2020. We report the isolation and characterization of two ultrapotent SARS-CoV-2 human neutralizing antibodies (S2E12 and S2M11) that protect hamsters against SARS-CoV-2 challenge. Cryo-electron microscopy structures show that S2E12 and S2M11 competitively block angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) attachment and that S2M11 also locks the spike in a closed conformation by recognition of a quaternary epitope spanning two adjacent receptor-binding domains. Antibody cocktails that include S2M11, S2E12, or the previously identified S309 antibody broadly neutralize a panel of circulating SARS-CoV-2 isolates and activate effector functions. Our results pave the way to implement antibody cocktails for prophylaxis or therapy, circumventing or limiting the emergence of viral escape mutants.

The main protease of coronaviruses and the 3C protease of enteroviruses share a similar active-site architecture and a unique requirement for glutamine in the P1 position of the substrate. Because of their unique specificity and essential role in viral polyprotein processing, these proteases are suitable targets for the development of antiviral drugs. In order to obtain near-equipotent, broad-spectrum antivirals against alphacoronaviruses, betacoronaviruses, and enteroviruses, we pursued a structure-based design of peptidomimetic α-ketoamides as inhibitors of main and 3C proteases. Six crystal structures of protease–inhibitor complexes were determined as part of this study. Compounds synthesized were tested against the recombinant proteases as well as in viral replicons and virus-infected cell cultures; most of them were not cell-toxic. Optimization of the P2 substituent of the α-ketoamides proved crucial for achieving near-equipotency against the three virus genera. The best near-equipotent inhibitors, 11u (P2 = cyclopentylmethyl) and 11r (P2 = cyclohexylmethyl), display low-micromolar EC50 values against enteroviruses, alphacoronaviruses, and betacoronaviruses in cell cultures. In Huh7 cells, 11r exhibits three-digit picomolar activity against the Middle East Respiratory Syndrome coronavirus.

Summary

 The liver is the largest solid organ in the body, yet it remains incompletely characterized. Here we present a spatial proteogenomic atlas of the healthy and obese human and murine liver combining single-cell CITE-seq, single-nuclei sequencing, spatial transcriptomics, and spatial proteomics. By integrating these multi-omic datasets, we provide validated strategies to reliably discriminate and localize all hepatic cells, including a population of lipid-associated macrophages (LAMs) at the bile ducts. We then align this atlas across seven species, revealing the conserved program of bona fide Kupffer cells and LAMs. We also uncover the respective spatially resolved cellular niches of these macrophages and the microenvironmental circuits driving their unique transcriptomic identities. We demonstrate that LAMs are induced by local lipid exposure, leading to their induction in steatotic regions of the murine and human liver, while Kupffer cell development crucially depends on their cross-talk with hepatic stellate cells via the evolutionarily conserved ALK1-BMP9/10 axis.

An ideal therapeutic anti-SARS-CoV-2 antibody would resist viral escape1–3, have activity against diverse sarbecoviruses4–7, and be highly protective through viral neutralization8–11 and effector functions12,13. Understanding how these properties relate to each other and vary across epitopes would aid the development of therapeutic antibodies and guide vaccine design. Here we comprehensively characterize escape, breadth and potency across a panel of SARS-CoV-2 antibodies targeting the receptor-binding domain (RBD). Despite a trade-off between in vitro neutralization potency and breadth of sarbecovirus binding, we identify neutralizing antibodies with exceptional sarbecovirus breadth and a corresponding resistance to SARS-CoV-2 escape. One of these antibodies, S2H97, binds with high affinity across all sarbecovirus clades to a cryptic epitope and prophylactically protects hamsters from viral challenge. Antibodies that target the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor-binding motif (RBM) typically have poor breadth and are readily escaped by mutations despite high neutralization potency. Nevertheless, we also characterize a potent RBM antibody (S2E128) with breadth across sarbecoviruses related to SARS-CoV-2 and a high barrier to viral escape. These data highlight principles underlying variation in escape, breadth and potency among antibodies that target the RBD, and identify epitopes and features to prioritize for therapeutic development against the current and potential future pandemics. A survey of SARS-CoV-2 RBD antibodies identifies those with activity against diverse SARS-CoV-2 variants and SARS-related coronaviruses, highlighting epitopes and features to prioritize in antibody and vaccine development.

ST-246 is a low-molecular-weight compound (molecular weight = 376), that is potent (concentration that inhibited virus replication by 50% = 0.010 microM), selective (concentration of compound that inhibited cell viability by 50% = >40 microM), and active against multiple orthopoxviruses, including vaccinia, monkeypox, camelpox, cowpox, ectromelia (mousepox), and variola viruses. Cowpox virus variants selected in cell culture for resistance to ST-246 were found to have a single amino acid change in the V061 gene. Reengineering this change back into the wild-type cowpox virus genome conferred resistance to ST-246, suggesting that V061 is the target of ST-246 antiviral activity. The cowpox virus V061 gene is homologous to vaccinia virus F13L, which encodes a major envelope protein (p37) required for production of extracellular virus. In cell culture, ST-246 inhibited plaque formation and virus-induced cytopathic effects. In single-cycle growth assays, ST-246 reduced extracellular virus formation by 10 fold relative to untreated controls, while having little effect on the production of intracellular virus. In vivo oral administration of ST-246 protected BALB/c mice from lethal infection, following intranasal inoculation with 10x 50% lethal dose (LD(50)) of vaccinia virus strain IHD-J. ST-246-treated mice that survived infection acquired protective immunity and were resistant to subsequent challenge with a lethal dose (10x LD(50)) of vaccinia virus. Orally administered ST-246 also protected A/NCr mice from lethal infection, following intranasal inoculation with 40,000x LD(50) of ectromelia virus. Infectious virus titers at day 8 postinfection in liver, spleen, and lung from ST-246-treated animals were below the limits of detection (<10 PFU/ml). In contrast, mean virus titers in liver, spleen, and lung tissues from placebo-treated mice were 6.2 x 10(7), 5.2 x 10(7), and 1.8 x 10(5) PFU/ml, respectively. Finally, oral administration of ST-246 inhibited vaccinia virus-induced tail lesions in Naval Medical Research Institute mice inoculated via the tail vein. Taken together, these results validate F13L as an antiviral target and demonstrate that an inhibitor of extracellular virus formation can protect mice from orthopoxvirus-induced disease.

ObjectivesInfection with yellow fever virus (YFV), the prototypic mosquito-borne flavivirus, causes severe febrile disease with haemorrhage, multi-organ failure and a high mortality. Moreover, in recent years the Flavivirus genus has gained further attention due to re-emergence and increasing incidence of West Nile, dengue and Japanese encephalitis viruses. Potent and safe antivirals are urgently needed.

We assessed the in vitro antiviral activity of remdesivir and its parent nucleoside GS-441524, molnupiravir and its parent nucleoside EIDD-1931 and the viral protease inhibitor nirmatrelvir against the ancestral SARS-CoV2 strain and the five variants of concern including Omicron. VeroE6-GFP cells were pre-treated overnight with serial dilutions of the compounds before infection. The GFP signal was determined by high-content imaging on day 4 post-infection. All molecules have equipotent antiviral activity against the ancestral virus and the VOCs Alpha, Beta, Gamma, Delta and Omicron. These findings are in line with the observation that the target proteins of these antivirals (respectively the viral RNA dependent RNA polymerase and the viral main protease Mpro) are highly conserved.