Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is responsible for an unprecedented global pandemic of COVID-19. Animal models are urgently needed to study the pathogenesis of COVID-19 and to screen vaccines and treatments. We show that African green monkeys (AGMs) support robust SARS-CoV-2 replication and develop pronounced respiratory disease, which may more accurately reflect human COVID-19 cases than other nonhuman primate species. SARS-CoV-2 was detected in mucosal samples, including rectal swabs, as late as 15 days after exposure. Marked inflammation and coagulopathy in blood and tissues were prominent features. Transcriptome analysis demonstrated stimulation of interferon and interleukin-6 pathways in bronchoalveolar lavage samples and repression of natural killer cell- and T cell–associated transcripts in peripheral blood. Despite a slight waning in antibody titers after primary challenge, enhanced antibody and cellular responses contributed to rapid clearance after re-challenge with an identical strain. These data support the utility of AGM for studying COVID-19 pathogenesis and testing medical countermeasures. Geisbert and colleagues report that African green monkeys infected with the SARS-CoV-2 virus develop disease symptoms that closely resemble those seen in infected humans, making this animal model a useful surrogate to investigate immune responses to coronavirus infection.

Abstract Intravenous administration (IV) of antiviral monoclonal antibodies (mAbs) is challenging due to limited resources for performing infusions during an ongoing epidemic. An ebolavirus therapeutic administered via intramuscular (IM) injection would reduce these burdens and allow rapid treatment of exposed individuals during an outbreak. Here, we demonstrate how MBP134, a two mAb pan-ebolavirus cocktail, reverses the course of Sudan ebolavirus (SUDV/Gulu) disease with a single IV or IM dose in non-human primates (NHPs) as far as five days post-exposure. Furthermore, we investigated the utility of adding half-life extension mutations to the MBP134 mAbs, ultimately creating a half-life extended cocktail designated MBP431. MBP431 demonstrated an extended serum half-life in vivo and offered complete or significant protection with a single IM dose delivered as a post-exposure prophylactic (PEP) or therapeutic in NHPs challenged with EBOV. These results support the use of MBP431 as a rapidly deployable IM medical countermeasure against every known ebolavirus.

Abstract Passive transfer of convalescent plasma or serum is a time-honored strategy for treating infectious diseases. Human convalescent plasma containing antibodies against SARS-CoV-2 is currently being used to treat COVID-19 patients. However, most patients have been treated outside of randomized clinical trials making it difficult to determine the efficacy of this approach. Here, we assessed the efficacy of convalescent sera in a newly developed African green monkey model of COVID-19. Groups of SARS-CoV-2-infected animals were treated with pooled convalescent sera containing either high or low to moderate anti-SARS-CoV-2 neutralizing antibody titers. Differences in viral load and disease pathology were minimal between monkeys that received the lower titer convalescent sera and untreated controls. However, and importantly, lower levels of SARS-CoV-2 in respiratory compartments, reduced gross and histopathological lesion severity in the lungs, and reductions in several parameters associated with coagulation and inflammatory processes were observed in monkeys that received convalescent sera versus untreated controls. Our data support human studies suggesting that convalescent plasma therapy is an effective strategy if donors with high level of antibodies against SARS-CoV-2 are employed and if recipients are at an early stage of disease.

Summary Transmission of Ebola virus (EBOV) primarily occurs via contact exposure of mucosal surfaces with infected body fluids. Historically, nonhuman primate (NHP) challenge studies have employed intramuscular or small particle aerosol exposure, which are uniformly lethal routes of infection, but mimic worst-case scenarios such as a needlestick. When exposed by more likely routes of natural infection, limited NHP studies have shown delayed onset of disease and reduced mortality. Here we performed a series of systematic natural history studies in cynomolgus macaques with a range of conjunctival exposure doses. Challenge with 10,000 plaque forming units (PFU) of EBOV was uniformly lethal, whereas 5/6 subjects survived low and moderate dose challenges (100 or 500 PFU). Conjunctival challenge resulted in a protracted time-to death. Asymptomatic disease was observed in survivors with limited detection of EBOV replication. Inconsistent seropositivity in survivors may suggest physical or natural immunological barriers are sufficient to prevent widespread viral dissemination.

Abstract Background Marburg virus (MARV), an Ebola-like virus, remains an eminent threat to public health as demonstrated by its high associated mortality rate (23-90%) and recent emergence in West Africa for the first time. Although a recombinant vesicular stomatitis virus (rVSV)-based vaccine (Ervebo) is licensed for Ebola virus disease (EVD), no approved countermeasures exist against MARV. Results from clinical trials indicate Ervebo prevents EVD in 97.5-100% of vaccinees 10 days onwards post-immunization. Methodology/Findings Given the rapid immunogenicity of the Ervebo platform against EVD, we tested whether a similar, but highly attenuated, rVSV-based Vesiculovax vector expressing the glycoprotein (GP) of MARV (rVSV-N4CT1-MARV-GP) could provide swift protection against Marburg virus disease (MVD). Here, groups of cynomolgus monkeys were vaccinated 7, 5, or 3 days before exposure to a lethal dose of MARV (Angola variant). All subjects (100%) immunized one week prior to challenge survived; 80% and 20% of subjects survived when vaccinated 5- and 3-days pre-exposure, respectively. Lethality was associated with higher viral load and aberrant innate immunity signaling, whereas survival correlated with development of MARV GP-specific antibodies and early expression of NK cell-, B-cell-, and cytotoxic T-cell-related transcriptional signatures. Conclusions/Significance These results emphasize the utility of Vesiculovax vaccines for MVD outbreak management. The highly attenuated nature of rVSV-N4CT1 vaccines, which are clinically safe in humans, may be preferable to vaccines based on the same platform as Ervebo (rVSV “delta G” platform), which in some trial participants induced vaccine-related adverse events in association with viral replication including arthralgia/arthritis, dermatitis, and cutaneous vasculitis. Author Summary Marburg virus (MARV) is one of the deadliest viruses known to man. One of the most effective vaccines against this pathogen uses a recombinant vesicular stomatitis virus (rVSV) platform to express MARV glycoprotein (GP) immunogen. As rVSV-based vaccines may be used as medical interventions to mitigate or prevent outbreaks of MARV, defining the time window needed to elicit protection is vital. Here, a rVSV vector expressing MARV glycoprotein (rVSV-N4CT1-MARV-GP) fully protected nonhuman primates from lethality and disease when given as soon as 1 week prior to exposure. At 5- and 3-days pre-exposure, partial protection (80% and 20% survival, respectively) was achieved. Vaccination with rVSV-N4CT1-MARV-GP appears to “jump-start” the immune system to allow sufficient time for MARV-specific adaptive responses to form. This fast- acting vaccine is based on a similar platform as Ervebo, the only FDA- and EU-approved vaccine for preventing Ebola virus infection. The rVSV-N4CT1-MARV-GP vaccine features additional attenuations in the rVSV backbone that may contribute to a more acceptable safety profile in vaccinees, as Ervebo in some recipients induced vaccine- related adverse events including rashes and joint pain.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is responsible for an unprecedented global pandemic of COVID-19. Animal models are urgently needed to study the pathogenesis of COVID-19 and to screen candidate vaccines and treatments. Nonhuman primates (NHP) are considered the gold standard model for many infectious pathogens as they usually best reflect the human condition. Here, we show that African green monkeys support a high level of SARS-CoV-2 replication and develop pronounced respiratory disease that may be more substantial than reported for other NHP species including cynomolgus and rhesus macaques. In addition, SARS-CoV-2 was detected in mucosal samples of all animals including feces of several animals as late as 15 days after virus exposure. Importantly, we show that virus replication and respiratory disease can be produced in African green monkeys using a much lower and more natural dose of SARS-CoV-2 than has been employed in other NHP studies.

Abstract A replication-competent, vesicular stomatitis virus vaccine expressing the Ebola virus (EBOV) glycoprotein (GP) (rVSV-ZEBOV) was successfully used during the 2013-16 EBOV epidemic 1 . Additionally, chimeric and human monoclonal antibodies (mAb) against the EBOV GP showed promise in animals and EBOV patients when administered therapeutically 2-6 . Given the large number of at-risk humans being prophylactically vaccinated with rVSV-ZEBOV, there is uncertainty regarding whether vaccination would preclude use of antibody treatments in the event of a known exposure of a recent vaccinee. To model a worst-case scenario, we performed a study using rhesus monkeys vaccinated or unvaccinated with the rVSV-ZEBOV vaccine. One day after vaccination, animals were challenged with a uniformly lethal dose of EBOV. Five vaccinated animals and five unvaccinated animals were then treated with the anti-EBOV GP mAb-based therapeutic MIL77 starting 3 days postexposure. Additionally, five vaccinated macaques received no therapeutic intervention. All five macaques that were vaccinated and subsequently treated with MIL77 showed no evidence of clinical illness and survived challenge. In contrast, all five animals that only received the rVSV-ZEBOV vaccine became ill and 2/5 survived; all five macaques that only received MIL77 only also became ill and 4/5 survived. Enhanced efficacy of vaccinated animals that were treated with MIL77 was associated with delayed EBOV viremia attributed to the vaccine. These results suggest that rVSV-ZEBOV augments immunotherapy.