BackgroundThe objective of this trial was to determine the effectiveness of 1.0% C31G (SAVVY) in preventing male-to-female vaginal transmission of HIV infection among women at high risk.Methodology/Principal FindingsThis was a Phase 3, double-blind, randomized, placebo-controlled trial. Participants made up to 12 monthly follow-up visits for HIV testing, adverse event reporting, and study product supply. The study was conducted between September 2004 and December 2006 in Lagos and Ibadan, Nigeria, where we enrolled 2153 HIV-negative women at high risk of HIV infection. Participants were randomized 1∶1 to SAVVY or placebo. The effectiveness endpoint was incidence of HIV infection as indicated by detection of HIV antibodies in oral mucosal transudate (rapid test) or blood (ELISA), and confirmed by Western blot or PCR testing. We observed 33 seroconversions (21 in the SAVVY group, 12 in the placebo group). The Kaplan-Meier estimates of the cumulative probability of HIV infection at 12 months were 0.028 in the SAVVY group and 0.015 in the placebo group (2-sided p-value for the log-rank test of treatment effect 0.121). The point estimate of the hazard ratio was 1.7 for SAVVY versus placebo (95% confidence interval 0.9, 3.5). Because of lower-than-expected HIV incidence, we did not observe the required number of HIV infections (66) for adequate power to detect an effect of SAVVY. Follow-up frequencies of adverse events, reproductive tract adverse events, abnormal pelvic examination findings, chlamydial infections and vaginal infections were similar in the study arms. No serious adverse event was attributable to SAVVY use.Conclusions/SignificanceSAVVY did not reduce the incidence of HIV infection. Although the hazard ratio was higher in the SAVVY than the placebo group, we cannot conclude that there was a harmful treatment effect of SAVVY.Trial RegistrationClinicalTrials.gov NCT00130078

SUMMARY Betacoronaviruses (betaCoVs) caused the severe acute respiratory syndrome (SARS) and Middle East Respiratory Syndrome (MERS) outbreaks, and now the SARS-CoV-2 pandemic. Vaccines that elicit protective immune responses against SARS-CoV-2 and betaCoVs circulating in animals have the potential to prevent future betaCoV pandemics. Here, we show that immunization of macaques with a multimeric SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) nanoparticle adjuvanted with 3M-052-Alum elicited cross-neutralizing antibody responses against SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, batCoVs and the UK B.1.1.7 SARS-CoV-2 mutant virus. Nanoparticle vaccination resulted in a SARS-CoV-2 reciprocal geometric mean neutralization titer of 47,216, and robust protection against SARS-CoV-2 in macaque upper and lower respiratory tracts. Importantly, nucleoside-modified mRNA encoding a stabilized transmembrane spike or monomeric RBD protein also induced SARS-CoV-1 and batCoV cross-neutralizing antibodies, albeit at lower titers. These results demonstrate current mRNA vaccines may provide some protection from future zoonotic betaCoV outbreaks, and provide a platform for further development of pan-betaCoV nanoparticle vaccines.

Development of an effective AIDS vaccine remains a challenge. Nucleoside-modified mRNAs formulated in lipid nanoparticles (mRNA-LNP) have proved to be a potent mode of immunization against infectious diseases in preclinical studies, and are being tested for SARS-CoV-2 in humans. A critical question is how mRNA-LNP vaccine immunogenicity compares to that of traditional adjuvanted protein vaccines in primates. Here, we found that mRNA-LNP immunization compared to protein immunization elicited either the same or superior magnitude and breadth of HIV-1 Env-specific polyfunctional antibodies. Immunization with mRNA-LNP encoding Zika premembrane and envelope (prM-E) or HIV-1 Env gp160 induced durable neutralizing antibodies for at least 41 weeks. Doses of mRNA-LNP as low as 5 μg were immunogenic in macaques. Thus, mRNA-LNP can be used to rapidly generate single or multi-component vaccines, such as sequential vaccines needed to protect against HIV-1 infection. Such vaccines would be as or more immunogenic than adjuvanted recombinant protein vaccines in primates.

SUMMARY The success of nucleoside-modified mRNAs in lipid nanoparticles (mRNA-LNP) as COVID-19 vaccines heralded a new era of vaccine development. For HIV-1, multivalent envelope (Env) trimer protein nanoparticles are superior immunogens compared to trimers alone for priming of broadly neutralizing antibody (bnAb) B cell lineages. The successful expression of complex multivalent nanoparticle immunogens with mRNAs has not been demonstrated. Here we show that mRNAs can encode antigenic Env trimers on ferritin nanoparticles that initiate bnAb precursor B cell expansion and induce serum autologous tier 2 neutralizing activity in bnAb precursor VH + VL knock-in mice. Next generation sequencing demonstrated acquisition of critical mutations, and monoclonal antibodies that neutralized heterologous HIV-1 isolates were isolated. Thus, mRNA- LNP can encode complex immunogens and are of use in design of germline-targeting and sequential boosting immunogens for HIV-1 vaccine development.

Antibodies perform both neutralizing and non-neutralizing effector functions that protect against certain pathogen-induced diseases. A human antibody directed at the SARS-CoV-2 Spike N-terminal domain (NTD), DH1052, was recently shown to be non-neutralizing, yet it protected mice and cynomolgus macaques from severe disease. The mechanisms of NTD non-neutralizing antibody-mediated protection are unknown. Here we show that Fc effector functions mediate NTD non-neutralizing antibody (non-nAb) protection against SARS-CoV-2 MA10 viral challenge in mice. Though non-nAb prophylactic infusion did not suppress infectious viral titers in the lung as potently as neutralizing antibody (nAb) infusion, disease markers including gross lung discoloration were similar in nAb and non-nAb groups. Fc functional knockout substitutions abolished non-nAb protection and increased viral titers in the nAb group. Fc enhancement increased non-nAb protection relative to WT, supporting a positive association between Fc functionality and degree of protection from SARS-CoV-2 infection. For therapeutic administration of antibodies, non-nAb effector functions contributed to virus suppression and lessening of lung discoloration, but the presence of neutralization was required for optimal protection from disease. This study demonstrates that non-nAbs can utilize Fc-mediated mechanisms to lower viral load and prevent lung damage due to coronavirus infection.

ABSTRACT Coronavirus vaccines that are highly effective against SARS-CoV-2 variants are needed to control the current pandemic. We previously reported a receptor-binding domain (RBD) sortase A-conjugated ferritin nanoparticle (RBD-scNP) vaccine that induced neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 and pre-emergent sarbecoviruses and protected monkeys from SARS-CoV-2 WA-1 infection. Here, we demonstrate SARS-CoV-2 RBD-scNP immunization induces potent neutralizing antibodies in non-human primates (NHPs) against all eight SARS-CoV-2 variants tested including the Beta, Delta, and Omicron variants. The Omicron variant was neutralized by RBD-scNP-induced serum antibodies with a mean of 10.6-fold reduction of ID50 titers compared to SARS-CoV-2 D614G. Immunization with RBD-scNPs protected NHPs from SARS-CoV-2 WA-1, Beta, and Delta variant challenge, and protected mice from challenges of SARS-CoV-2 Beta variant and two other heterologous sarbecoviruses. These results demonstrate the ability of RBD-scNPs to induce broad neutralization of SARS-CoV-2 variants and to protect NHPs and mice from multiple different SARS-related viruses. Such a vaccine could provide the needed immunity to slow the spread of and reduce disease caused by SARS-CoV-2 variants such as Delta and Omicron.

ABSTRACT Immunization with mRNA or viral vectors encoding spike with diproline substitutions (S-2P) has provided protective immunity against severe COVID-19 disease. How immunization with Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike elicits neutralizing antibodies (nAbs) against difficult-to-neutralize variants of concern (VOCs) remains an area of great interest. Here, we compare immunization of macaques with mRNA vaccines expressing ancestral spike either including or lacking diproline substitutions, and show the diproline substitutions were not required for protection against SARS-CoV-2 challenge or induction of broadly neutralizing B cell lineages. One group of nAbs elicited by the ancestral spike lacking diproline substitutions targeted the outer face of the receptor binding domain (RBD), neutralized all tested SARS-CoV-2 VOCs including Omicron XBB.1.5, but lacked cross-Sarbecovirus neutralization. Structural analysis showed that the macaque broad SARS-CoV-2 VOC nAbs bound to the same epitope as a human broad SARS-CoV-2 VOC nAb, DH1193. Vaccine-induced antibodies that targeted the RBD inner face neutralized multiple Sarbecoviruses, protected mice from bat CoV RsSHC014 challenge, but lacked Omicron variant neutralization. Thus, ancestral SARS-CoV-2 spike lacking proline substitutions encoded by nucleoside-modified mRNA can induce B cell lineages binding to distinct RBD sites that either broadly neutralize animal and human Sarbecoviruses or recent Omicron VOCs. One Sentence Summary Non-stabilized SARS-CoV-2 Spike mRNA vaccination activated B cells that target either conserved epitopes on SARS-CoV-2 Omicron variants of concern, or cross-neutralizing epitopes on pre-emergent Sarbecoviruses.