HighlightsAntibodies against SARS-CoV-2 Spike correlate with COVID-19 severityRBD-specific IgM and IgA decline more rapidly than IgGSARS-CoV-2 neutralizing antibodies are elicited within 2 weeks of infectionNeutralizing antibodies decline significantly after resolution of the infectionSummarySARS-CoV-2 is responsible for the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, infecting millions of people and causing hundreds of thousands of deaths. The Spike glycoproteins of SARS-CoV-2 mediate viral entry and are the main targets for neutralizing antibodies. Understanding the antibody response directed against SARS-CoV-2 is crucial for the development of vaccine, therapeutic, and public health interventions. Here, we perform a cross-sectional study on 106 SARS-CoV-2-infected individuals to evaluate humoral responses against SARS-CoV-2 Spike. Most infected individuals elicit anti-Spike antibodies within 2 weeks of the onset of symptoms. The levels of receptor binding domain (RBD)-specific immunoglobulin G (IgG) persist over time, and the levels of anti-RBD IgM decrease after symptom resolution. Although most individuals develop neutralizing antibodies within 2 weeks of infection, the level of neutralizing activity is significantly decreased over time. Our results highlight the importance of studying the persistence of neutralizing activity upon natural SARS-CoV-2 infection.Graphical abstract

In the absence of effective vaccines and with limited therapeutic options, convalescent plasma is being collected across the globe for potential transfusion to coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients. The therapy has been deemed safe, and several clinical trials assessing its efficacy are ongoing. While it remains to be formally proven, the presence of neutralizing antibodies is thought to play a positive role in the efficacy of this treatment. Indeed, neutralizing titers of ≥1:160 have been recommended in some convalescent plasma trials for inclusion. Here, we performed repeated analyses at 1-month intervals on 31 convalescent individuals to evaluate how the humoral responses against the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Spike glycoprotein, including neutralization, evolve over time. We observed that the levels of receptor-binding-domain (RBD)-specific IgG and IgA slightly decreased between 6 and 10 weeks after the onset of symptoms but that RBD-specific IgM levels decreased much more abruptly. Similarly, we observed a significant decrease in the capacity of convalescent plasma to neutralize pseudoparticles bearing wild-type SARS-CoV-2 S or its D614G variant. If neutralization activity proves to be an important factor in the clinical efficacy of convalescent plasma transfer, our results suggest that plasma from convalescent donors should be recovered rapidly after resolution of symptoms.IMPORTANCE While waiting for an efficient vaccine to protect against SARS-CoV-2 infection, alternative approaches to treat or prevent acute COVID-19 are urgently needed. Transfusion of convalescent plasma to treat COVID-19 patients is currently being explored; neutralizing activity in convalescent plasma is thought to play a central role in the efficacy of this treatment. Here, we observed that plasma neutralization activity decreased a few weeks after the onset of the symptoms. If neutralizing activity is required for the efficacy of convalescent plasma transfer, our results suggest that convalescent plasma should be recovered rapidly after the donor recovers from active infection.

Abstract The standard dosing of the Pfizer/BioNTech BNT162b2 mRNA vaccine validated in clinical trials includes two doses administered three weeks apart. While the decision by some public health authorities to space the doses because of limiting supply has raised concerns about vaccine efficacy, data indicate that a single dose is up to 90% effective starting 14 days after its administration. We analyzed humoral and T cells responses three weeks after a single dose of this mRNA vaccine. Despite the proven efficacy of the vaccine at this time point, no neutralizing activity were elicited in SARS-CoV-2 naïve individuals. However, we detected strong anti-receptor binding domain (RBD) and Spike antibodies with Fc-mediated effector functions and cellular responses dominated by the CD4 + T cell component. A single dose of this mRNA vaccine to individuals previously infected by SARS-CoV-2 boosted all humoral and T cell responses measured, with strong correlations between T helper and antibody immunity. Neutralizing responses were increased in both potency and breadth, with distinctive capacity to neutralize emerging variant strains. Our results highlight the importance of vaccinating uninfected and previously-infected individuals and shed new light into the potential role of Fc-mediated effector functions and T cell responses in vaccine efficacy. They also provide support to spacing the doses of two-vaccine regimens to vaccinate a larger pool of the population in the context of vaccine scarcity against SARS-CoV-2.

SUMMARY Neutralizing antibodies (NAbs) are effective in treating COVID-19 but the mechanism of immune protection is not fully understood. Here, we applied live bioluminescence imaging (BLI) to monitor the real-time effects of NAb treatment in prophylaxis and therapy of K18-hACE2 mice intranasally infected with SARS-CoV-2-nanoluciferase. We could visualize virus spread sequentially from the nasal cavity to the lungs and thereafter systemically to various organs including the brain, which culminated in death. Highly potent NAbs from a COVID-19 convalescent subject prevented, and also effectively resolved, established infection when administered within three days. In addition to direct Fab-mediated neutralization, Fc effector interactions of NAbs with monocytes, neutrophils and natural killer cells were required to effectively dampen inflammatory responses and limit immunopathology. Our study highlights that both Fab and Fc effector functions of NAbs are essential for optimal in vivo efficacy against SARS-CoV-2.

ABSTRACT In the absence of effective vaccines and with limited therapeutic options, convalescent plasma is being collected across the globe for potential transfusion to COVID-19 patients. The therapy has been deemed safe and several clinical trials assessing its efficacy are ongoing. While it remains to be formally proven, the presence of neutralizing antibodies is thought to play a positive role in the efficacy of this treatment. Indeed, neutralizing titers of ≥1:160 have been recommended in some convalescent plasma trials for inclusion. Here we performed repeated analyses at one-month interval on 31 convalescent individuals to evaluate how the humoral responses against the SARS-CoV-2 Spike, including neutralization, evolve over time. We observed that receptor-binding domain (RBD)-specific IgG slightly decreased between six and ten weeks after symptoms onset but RBD-specific IgM decreased much more abruptly. Similarly, we observed a significant decrease in the capacity of convalescent plasma to neutralize pseudoparticles bearing SARS-CoV-2 S wild-type or its D614G variant. If neutralization activity proves to be an important factor in the clinical efficacy of convalescent plasma transfer, our results suggest that plasma from convalescent donors should be recovered rapidly after symptoms resolution.

ABSTRACT Héma-Québec, the blood supplier in the Province of Quebec, Canada, collects and tests convalescent plasma used in a clinical trial to determine the clinical efficacy of this product for the treatment of hospitalized COVID-19 patients. So far, we have collected 1159 plasma units from 282 COVID-19 convalescent donors. The presence of antibodies to the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 spike protein in convalescent donors was established at the first donation. Seropositive donors were asked to donate additional plasma units every six days. Until now, 15 donors have donated at least four times and, in some cases, up to nine times. This allowed us to perform a longitudinal analysis of the persistence of SARS-CoV-2 RBD-specific antibodies in these repeat donors, with the first donation occurring 33-77 days after symptoms onset and donations up to 71-114 days after symptoms onset thereafter. In all donors, the level of antibodies remained relatively stable up to about 76 days after symptoms onset but then started to decrease more rapidly to reach, in some convalescent donors, a seronegative status within 100-110 days after symptoms onset. The decline in anti-RBD antibodies was not related to the number of donations but strongly correlated with the numbers of days after symptoms onset (r = 0.821). This suggests that de novo secretion of SARS-CoV-2 RBD antibodies by short-lived plasma cells stopped about 2-3 months after disease onset, an observation that has important implications for convalescent plasma collection and seroprevalence studies undertaken several months after the peak of infection.

Summary Emerging variants of concern for the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) can transmit more efficiently and partially evade protective immune responses, thus necessitating continued refinement of antibody therapies and immunogen design. Here we elucidate the structural basis and mode of action for two potent SARS-CoV-2 Spike (S) neutralizing monoclonal antibodies CV3-1 and CV3-25 that remained effective against emerging variants of concern in vitro and in vivo. CV3-1 bound to the (485-GFN-487) loop within the receptor-binding domain (RBD) in the “RBD-up” position and triggered potent shedding of the S1 subunit. In contrast, CV3-25 inhibited membrane fusion by binding to an epitope in the stem helix region of the S2 subunit that is highly conserved among β-coronaviruses. Thus, vaccine immunogen designs that incorporate the conserved regions in RBD and stem helix region are candidates to elicit pan-coronavirus protective immune responses.