Designer Anti-HIV Developing a protective HIV vaccine remains a top global health priority. One strategy to identify potential vaccine candidates is to isolate broadly neutralizing antibodies from infected individuals and then attempt to elicit the same antibody response through vaccination (see the Perspective by Burton and Weiss ). Wu et al. (p. 856 , published online 8 July) now report the identification of three broadly neutralizing antibodies, isolated from an HIV-1–infected individual, that exhibited great breadth and potency of neutralization and were specific for the co-receptor CD4-binding site of the glycoprotein 120 (gp120), part of the viral Env spike. Zhou et al. (p. 811 , published online 8 July) analyzed the crystal structure for one of these antibodies, VRC01, in complex with an HIV-1 gp120. VRC01 focuses its binding onto a conformationally invariant domain that is the site of initial CD4 attachment, which allows the antibody to overcome the glycan and conformational masking that diminishes the neutralization potency of most CD4-binding-site antibodies. The epitopes recognized by these antibodies suggest potential immunogens that can inform vaccine design.

Testing of vaccine candidates to prevent infection with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in an older population is important, since increased incidences of illness and death from coronavirus disease 2019 (Covid-19) have been associated with an older age.We conducted a phase 1, dose-escalation, open-label trial of a messenger RNA vaccine, mRNA-1273, which encodes the stabilized prefusion SARS-CoV-2 spike protein (S-2P) in healthy adults. The trial was expanded to include 40 older adults, who were stratified according to age (56 to 70 years or ≥71 years). All the participants were assigned sequentially to receive two doses of either 25 μg or 100 μg of vaccine administered 28 days apart.Solicited adverse events were predominantly mild or moderate in severity and most frequently included fatigue, chills, headache, myalgia, and pain at the injection site. Such adverse events were dose-dependent and were more common after the second immunization. Binding-antibody responses increased rapidly after the first immunization. By day 57, among the participants who received the 25-μg dose, the anti-S-2P geometric mean titer (GMT) was 323,945 among those between the ages of 56 and 70 years and 1,128,391 among those who were 71 years of age or older; among the participants who received the 100-μg dose, the GMT in the two age subgroups was 1,183,066 and 3,638,522, respectively. After the second immunization, serum neutralizing activity was detected in all the participants by multiple methods. Binding- and neutralizing-antibody responses appeared to be similar to those previously reported among vaccine recipients between the ages of 18 and 55 years and were above the median of a panel of controls who had donated convalescent serum. The vaccine elicited a strong CD4 cytokine response involving type 1 helper T cells.In this small study involving older adults, adverse events associated with the mRNA-1273 vaccine were mainly mild or moderate. The 100-μg dose induced higher binding- and neutralizing-antibody titers than the 25-μg dose, which supports the use of the 100-μg dose in a phase 3 vaccine trial. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; mRNA-1273 Study ClinicalTrials.gov number, NCT04283461.).

Vaccines to prevent coronavirus disease 2019 (Covid-19) are urgently needed. The effect of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) vaccines on viral replication in both upper and lower airways is important to evaluate in nonhuman primates.Nonhuman primates received 10 or 100 μg of mRNA-1273, a vaccine encoding the prefusion-stabilized spike protein of SARS-CoV-2, or no vaccine. Antibody and T-cell responses were assessed before upper- and lower-airway challenge with SARS-CoV-2. Active viral replication and viral genomes in bronchoalveolar-lavage (BAL) fluid and nasal swab specimens were assessed by polymerase chain reaction, and histopathological analysis and viral quantification were performed on lung-tissue specimens.The mRNA-1273 vaccine candidate induced antibody levels exceeding those in human convalescent-phase serum, with live-virus reciprocal 50% inhibitory dilution (ID50) geometric mean titers of 501 in the 10-μg dose group and 3481 in the 100-μg dose group. Vaccination induced type 1 helper T-cell (Th1)-biased CD4 T-cell responses and low or undetectable Th2 or CD8 T-cell responses. Viral replication was not detectable in BAL fluid by day 2 after challenge in seven of eight animals in both vaccinated groups. No viral replication was detectable in the nose of any of the eight animals in the 100-μg dose group by day 2 after challenge, and limited inflammation or detectable viral genome or antigen was noted in lungs of animals in either vaccine group.Vaccination of nonhuman primates with mRNA-1273 induced robust SARS-CoV-2 neutralizing activity, rapid protection in the upper and lower airways, and no pathologic changes in the lung. (Funded by the National Institutes of Health and others.).

Broadly neutralizing antibodies to HIV with similar specificities can be found in multiple HIV-infected individuals.

Antibodies capable of neutralizing HIV-1 often target variable regions 1 and 2 (V1V2) of the HIV-1 envelope, but the mechanism of their elicitation has been unclear. Here we define the developmental pathway by which such antibodies are generated and acquire the requisite molecular characteristics for neutralization. Twelve somatically related neutralizing antibodies (CAP256-VRC26.01–12) were isolated from donor CAP256 (from the Centre for the AIDS Programme of Research in South Africa (CAPRISA)); each antibody contained the protruding tyrosine-sulphated, anionic antigen-binding loop (complementarity-determining region (CDR) H3) characteristic of this category of antibodies. Their unmutated ancestor emerged between weeks 30–38 post-infection with a 35-residue CDR H3, and neutralized the virus that superinfected this individual 15 weeks after initial infection. Improved neutralization breadth and potency occurred by week 59 with modest affinity maturation, and was preceded by extensive diversification of the virus population. HIV-1 V1V2-directed neutralizing antibodies can thus develop relatively rapidly through initial selection of B cells with a long CDR H3, and limited subsequent somatic hypermutation. These data provide important insights relevant to HIV-1 vaccine development. A longitudinal study of an individual patient developing neutralizing antibodies against HIV-1 (targeting the V1V2 region of gp120) reveals how such neutralizing antibodies develop and evolve over time, providing important insights relevant to vaccine development. A better understanding of how HIV-1-neutralizing antibodies are generated could be a useful contribution to the design of improved AIDS vaccines. John Mascola and colleagues have now elucidated the immunological pathway of an important category of HIV-1-neutralizing antibody — those that target the variable V1V2 region of the viral envelope. These antibodies are more frequently elicited than CD4-binding site antibodies in the early stages of HIV infection and feature modest affinity maturation, a process that favours mutations in antibody variable domains that enhance antigen binding.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mutations may diminish vaccine-induced protective immune responses, particularly as antibody titers wane over time. Here, we assess the effect of SARS-CoV-2 variants B.1.1.7 (Alpha), B.1.351 (Beta), P.1 (Gamma), B.1.429 (Epsilon), B.1.526 (Iota), and B.1.617.2 (Delta) on binding, neutralizing, and angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2)–competing antibodies elicited by the messenger RNA (mRNA) vaccine mRNA-1273 over 7 months. Cross-reactive neutralizing responses were rare after a single dose. At the peak of response to the second vaccine dose, all individuals had responses to all variants. Binding and functional antibodies against variants persisted in most subjects, albeit at low levels, for 6 months after the primary series of the mRNA-1273 vaccine. Across all assays, B.1.351 had the lowest antibody recognition. These data complement ongoing studies to inform the potential need for additional boost vaccinations.

Passive immunization with HIV-1-neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) is being considered for prevention and treatment of HIV-1 infection. As therapeutic agents, mAbs could be used to suppress active virus replication, maintain suppression induced by antiretroviral therapy (ART), and/or decrease the size of the persistent virus reservoir. We assessed the impact of VRC01, a potent human mAb targeting the HIV-1 CD4 binding site, on ART-treated and untreated HIV-1-infected subjects. Among six ART-treated individuals with undetectable plasma viremia, two infusions of VRC01 did not reduce the peripheral blood cell-associated virus reservoir measured 4 weeks after the second infusion. In contrast, six of eight ART-untreated, viremic subjects infused with a single dose of VRC01 experienced a 1.1 to 1.8 log10 reduction in plasma viremia. The two subjects with minimal responses to VRC01 were found to have predominantly VRC01-resistant virus before treatment. Notably, two subjects with plasma virus load <1000 copies/ml demonstrated virus suppression to undetectable levels for over 20 days until VRC01 levels declined. Among the remaining four subjects with baseline virus loads between 3000 and 30,000 copies, viremia was only partially suppressed by mAb infusion, and we observed strong selection pressure for the outgrowth of less neutralization-sensitive viruses. In summary, a single infusion of mAb VRC01 significantly decreased plasma viremia and preferentially suppressed neutralization-sensitive virus strains. These data demonstrate the virological effect of this neutralizing antibody and highlight the need for combination strategies to maintain virus suppression.

The discovery of potent and broadly neutralizing antibodies (bNAbs) against human immunodeficiency virus (HIV) has made passive immunization a potential strategy for the prevention and treatment of HIV infection. We sought to determine whether passive administration of VRC01, a bNAb targeting the HIV CD4-binding site, can safely prevent or delay plasma viral rebound after the discontinuation of antiretroviral therapy (ART).We conducted two open-label trials (AIDS Clinical Trials Group [ACTG] A5340 and National Institutes of Health [NIH] 15-I-0140) of the safety, side-effect profile, pharmacokinetic properties, and antiviral activity of VRC01 in persons with HIV infection who were undergoing interruption of ART.A total of 24 participants were enrolled, and one serious alcohol-related adverse event occurred. Viral rebound occurred despite plasma VRC01 concentrations greater than 50 μg per milliliter. The median time to rebound was 4 weeks in the A5340 trial and 5.6 weeks in the NIH trial. Study participants were more likely than historical controls to have viral suppression at week 4 (38% vs. 13%, P=0.04 by a two-sided Fisher's exact test in the A5340 trial; and 80% vs. 13%, P<0.001 by a two-sided Fisher's exact test in the NIH trial) but the difference was not significant at week 8. Analyses of virus populations before ART as well as before and after ART interruption showed that VRC01 exerted pressure on rebounding virus, resulting in restriction of recrudescent viruses and selection for preexisting and emerging antibody neutralization-resistant virus.VRC01 slightly delayed plasma viral rebound in the trial participants, as compared with historical controls, but it did not maintain viral suppression by week 8. In the small number of participants enrolled in these trials, no safety concerns were identified with passive immunization with a single bNAb (VRC01). (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and others; ACTG A5340 and NIH 15-I-0140 ClinicalTrials.gov numbers, NCT02463227 and NCT02471326 .).

Abstract SARS-CoV-2 mutations may diminish vaccine-induced protective immune responses, and the durability of such responses has not been previously reported. Here, we present a comprehensive assessment of the impact of variants B.1.1.7, B.1.351, P.1, B.1.429, and B.1.526 on binding, neutralizing, and ACE2-blocking antibodies elicited by the vaccine mRNA-1273 over seven months. Cross-reactive neutralizing responses were rare after a single dose of mRNA-1273. At the peak of response to the second dose, all subjects had robust responses to all variants. Binding and functional antibodies against variants persisted in most subjects, albeit at low levels, for 6 months after the primary series of mRNA-1273. Across all assays, B.1.351 had the greatest impact on antibody recognition, and B.1.1.7 the least. These data complement ongoing studies of clinical protection to inform the potential need for additional boost vaccinations. One-Sentence Summary Most mRNA-1273 vaccinated individuals maintained binding and functional antibodies against SARS-CoV-2 variants for 6 months.

ABSTRACT The emergence of SARS-CoV-2 variants in the Omicron lineage with large numbers of substitutions in the spike protein that can evade antibody neutralization has resulted in diminished vaccine efficacy and persistent transmission. One strategy to broaden vaccine-induced immunity is to administer bivalent vaccines that encode for spike proteins from both historical and newly-emerged variant strains. Here, we evaluated the immunogenicity and protective efficacy of two bivalent vaccines that recently were authorized for use in Europe and the United States and contain two mRNAs encoding Wuhan-1 and either BA.1 (mRNA-1273.214) or BA.4/5 (mRNA-1273.222) spike proteins. As a primary immunization series in BALB/c mice, both bivalent vaccines induced broader neutralizing antibody responses than the constituent monovalent vaccines (mRNA-1273 [Wuhan-1], mRNA-1273.529 [BA.1], and mRNA-1273-045 [BA.4/5]). When administered to K18-hACE2 transgenic mice as a booster at 7 months after the primary vaccination series with mRNA-1273, the bivalent vaccines induced greater breadth and magnitude of neutralizing antibodies compared to an mRNA-1273 booster. Moreover, the response in bivalent vaccine-boosted mice was associated with increased protection against BA.5 infection and inflammation in the lung. Thus, boosting with bivalent Omicron-based mRNA-1273.214 or mRNA-1273.222 vaccines enhances immunogenicity and protection against currently circulating SARS-CoV-2 strains.