Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is causing an exponentially increasing number of coronavirus disease 19 (COVID-19) cases globally. Prioritization of medical countermeasures for evaluation in randomized clinical trials is critically hindered by the lack of COVID-19 animal models that enable accurate, quantifiable, and reproducible measurement of COVID-19 pulmonary disease free from observer bias. We first used serial computed tomography (CT) to demonstrate that bilateral intrabronchial instillation of SARS-CoV-2 into crab-eating macaques ( Macaca fascicularis ) results in mild-to-moderate lung abnormalities qualitatively characteristic of subclinical or mild-to-moderate COVID-19 (e.g., ground-glass opacities with or without reticulation, paving, or alveolar consolidation, peri-bronchial thickening, linear opacities) at typical locations (peripheral>central, posterior and dependent, bilateral, multi-lobar). We then used positron emission tomography (PET) analysis to demonstrate increased FDG uptake in the CT-defined lung abnormalities and regional lymph nodes. PET/CT imaging findings appeared in all macaques as early as 2 days post-exposure, variably progressed, and subsequently resolved by 6–12 days post-exposure. Finally, we applied operator-independent, semi-automatic quantification of the volume and radiodensity of CT abnormalities as a possible primary endpoint for immediate and objective efficacy testing of candidate medical countermeasures.

In 2012, the genome of a novel rhabdovirus, Bas-Congo virus, was discovered in the acute-phase serum of a Congolese patient with presumed viral hemorrhagic fever. In the absence of a replicating virus isolate, fulfilling Koch's postulates to determine whether Bas-Congo virus is indeed a human virus and/or pathogen has been impossible. However, experiments with vesiculoviral particles pseudotyped with Bas-Congo glycoprotein suggested that Bas-Congo virus particles can enter cells from multiple animals, including humans. In 2015, genomes of two related viruses, Ekpoma virus 1 and Ekpoma virus 2, were detected in human sera in Nigeria. Isolates could not be obtained. Phylogenetic analyses led to the classification of Bas-Congo virus, Ekpoma virus 1, and Ekpoma virus 2 in the same genus, Tibrovirus, together with five biting midge-borne rhabdoviruses (i.e., Beatrice Hill virus, Bivens Arm virus, Coastal Plains virus, Sweetwater Branch virus, and Tibrogargan virus) not known to infect humans. Using individual recombinant vesiculoviruses expressing the glycoproteins of all eight known tibroviruses and more than 75 cell lines representing different animal species, we demonstrate that the glycoproteins of all tibroviruses can mediate vesiculovirus particle entry into human, bat, nonhuman primate, cotton rat, boa constrictor, and Asian tiger mosquito cells. Using four of five isolated authentic tibroviruses (i.e., Bivens Arm virus, Coastal Plains virus, Sweetwater Branch virus, and Tibrogargan virus), our experiments indicate that many cell types may be partially resistant to tibrovirus replication after virion cell entry. Consequently, experimental data solely obtained from experiments using tibrovirus surrogate systems (e.g., vesiculoviral pseudotypes, recombinant vesiculoviruses) cannot be used to predict whether Bas-Congo virus, or any other tibrovirus, infects humans.

For highly pathogenic viruses, reporter assays that can be rapidly performed are critically needed to identify potentially functional mutations for further study under maximal containment (e.g., biosafety level 4 [BSL-4]). The Ebola virus nucleoprotein (NP) plays multiple essential roles during the viral life cycle, yet few tools exist to study the protein under BSL-2 or equivalent containment. Therefore, we adapted reporter assays to measure NP oligomerization and virion-like particle (VLP) production in live cells and further measure transcription and replication using established minigenome assays. As a proof-of-concept, we examined the NP-R111C substitution, which emerged during the 2013–2016 Western African Ebola virus disease epidemic and rose to high frequency. NP-R111C slightly increased NP oligomerization and VLP budding but slightly decreased transcription and replication. By contrast, a synthetic charge-reversal mutant, NP-R111E, greatly increased oligomerization but abrogated transcription and replication. These results are intriguing in light of recent structures of NP oligomers, which reveal that the neighboring residue, K110, forms a salt bridge with E349 on adjacent NP molecules. By developing and utilizing multiple reporter assays, we find that the NP-111 position mediates a complex interplay between NP’s roles in protein structure, virion budding, and transcription and replication.