The rapid spread of the highly contagious Omicron variant of SARS-CoV-2 along with its high number of mutations in the spike gene has raised alarm about the effectiveness of current medical countermeasures. To address this concern, we measured neutralizing antibodies against Omicron in three important settings: (1) post-vaccination sera after two and three immunizations with the Pfizer/BNT162b2 vaccine, (2) convalescent sera from unvaccinated individuals infected by different variants, and (3) clinical-stage therapeutic antibodies. Using a pseudovirus neutralization assay, we found that titers against Omicron were low or undetectable after two immunizations and in most convalescent sera. A booster vaccination significantly increased titers against Omicron to levels comparable to those seen against the ancestral (D614G) variant after two immunizations. Neither age nor sex were associated with differences in post-vaccination antibody responses. Only three of 24 therapeutic antibodies tested retained their full potency against Omicron and high-level resistance was seen against fifteen. These findings underscore the potential benefit of booster mRNA vaccines for protection against Omicron and the need for additional therapeutic antibodies that are more robust to highly mutated variants.Third dose of Pfizer/BioNTech COVID-19 vaccine significantly boosts neutralizing antibodies to the Omicron variant compared to a second dose, while neutralization of Omicron by convalescent sera, two-dose vaccine-elicited sera, or therapeutic antibodies is variable and often low.

Abstract Pseudoviruses are useful surrogates for highly pathogenic viruses because of their safety, genetic stability, and scalability for screening assays. Many different pseudovirus platforms exist, each with different advantages and limitations. Here we report our efforts to optimize and characterize an HIV-based lentiviral pseudovirus assay for screening neutralizing antibodies for SARS-CoV-2 using a stable 293T cell line expressing human angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) and transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2). We assessed different target cells, established conditions that generate readouts over at least a two-log range, and confirmed consistent neutralization titers over a range of pseudovirus input. Using reference sera and plasma panels, we evaluated assay precision and showed that our neutralization titers correlate well with results reported in other assays. Overall, our lentiviral assay is relatively simple, scalable, and suitable for a variety of SARS-CoV-2 entry and neutralization screening assays.

Abstract Accumulating mutations in the SARS-CoV-2 Spike (S) protein can increase the possibility of immune escape, challenging the present COVID-19 prophylaxis and clinical interventions. Here, 3 receptor binding domain (RBD) specific monoclonal antibodies (mAbs), 58G6, 510A5 and 13G9, with high neutralizing potency blocking authentic SARS-CoV-2 virus displayed remarkable efficacy against authentic B.1.351 virus. Each of these 3 mAbs in combination with one neutralizing Ab recognizing non-competing epitope exhibited synergistic effect against authentic SARS-CoV-2 virus. Surprisingly, structural analysis revealed that 58G6 and 13G9, encoded by the IGHV1-58 and the IGKV3-20 germline genes, both recognized the steric region S 470-495 on the RBD, overlapping the E484K mutation presented in B.1.351. Also, 58G6 directly bound to another region S 450-458 in the RBD. Significantly, 58G6 and 510A5 both demonstrated prophylactic efficacy against authentic SARS-CoV-2 and B.1.351 viruses in the transgenic mice expressing human ACE2 (hACE2), protecting weight loss and reducing virus loads. These 2 ultrapotent neutralizing Abs can be promising candidates to fulfill the urgent needs for the prolonged COVID-19 pandemic.

ABSTRACT Lassa virus (LASV) is an enveloped, negative-sense RNA virus that causes Lassa hemorrhagic fever, for which there are limited treatment options. Successful LASV entry requires the viral glycoprotein 1 (GP1) to undergo a receptor switch from its primary receptor alpha-dystroglycan (α-DG) to its endosomal receptor lysosome-associated membrane protein 1 (LAMP1). A conserved histidine triad in LASV GP1 has been reported to be responsible for receptor switch. To test the hypothesis that other non-conserved residues also contribute to receptor switch, we constructed a series of GP1 mutant proteins and tested them for binding to LAMP1. Four residues, L84, K88, L107, and H170, were identified as critical for receptor switch. Substituting any of the four residues with the corresponding lymphocytic choriomeningitis virus residue (L84N, K88E, L10F, and H170S) reduced the binding affinity of GP1 LASV for LAMP1. Moreover, all the mutations caused decreases in GPC-mediated membrane fusion at both pH 4.5 and 5.2. The infectivity of pseudotyped viruses bearing either GPC L84N or GPC K88E decreased sharply in multiple cell types, whereas L107F and H170S had only mild effects on infectivity. Notably, in LAMP1 knockout cells, all four mutants showed reduced pseudovirus infectivity. Using biolayer light interferometry assay, we found that all four mutants had decreased binding affinity to LAMP1, in the order L84N > L107F > K88E > H170S. IMPORTANCE Lassa virus requires pH-dependent receptor switch to infect host cells; however, the underlying molecular mechanisms of this process are not well known. Here, we identify four residues, L84, K88, L107, and H170 that contribute to the interaction with the second receptor lysosome-associated membrane protein 1 (LAMP1). Mutant any of the four residues would impair the binding affinity to LAMP1, decrease the glycoprotein mediated membrane fusion, and reduce the pseudovirus infectivity.

Abstract Antigenic assessments of SARS-CoV-2 variants inform decisions to update COVID-19 vaccines. Primary infection sera are often used for assessments, but such sera are rare due to population immunity from SARS-CoV-2 infections and COVID-19 vaccinations. Here, we show that neutralization titers and breadth of matched human and hamster pre-Omicron variant primary infection sera correlate well and generate similar antigenic maps. The hamster antigenic map shows modest antigenic drift among XBB sub-lineage variants, with JN.1 and BA.4/BA.5 variants within the XBB cluster, but with five to six-fold antigenic differences between these variants and XBB.1.5. Compared to sera following only ancestral or bivalent COVID-19 vaccinations, or with post-vaccination infections, XBB.1.5 booster sera had the broadest neutralization against XBB sub-lineage variants, although a five-fold titer difference was still observed between JN.1 and XBB.1.5 variants. These findings suggest that antibody coverage of antigenically divergent JN.1 could be improved with a matched vaccine antigen.

Abstract Lassa virus (LASV) belongs to the Old World genus Mammarenavirus , family Arenaviridae , and order Bunyavirales . Arenavirus contains a segmented negative-sense RNA genome, which is in line with the bunyavirus and orthomyxoviruses. The segmented negative-sense RNA viruses utilize a cap-snatching strategy to provide primers cleavaged from the host capped mRNA for viral mRNA transcription. As a similar strategy and the conformational conservation shared with these viruses, the endonuclease (EN) would serve as an attractive target for developing broad-spectrum inhibitors. Using the LASV minigenome (MG) system, we screened a fragment-based drug development library and found three candidates (F1204, F1781, and F1597) inhibited MG activity. All three candidates also inhibited the prototype arenavirus Lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) MG activity. Furthermore, the investigation revealed that two benzotriazole compounds (F1204 and F1781) effectively inhibited authentic LCMV and severe fever with thrombocytopenia syndrome virus (SFTSV) infections. The combination of either compound with an arenavirus entry inhibitor had significant synergistic antiviral effects. Moreover, both F1204 and F1781 were found to exert the binding ability of LASV EN with binding affinity at the micromolar level. These findings provide a basis for developing benzotriazole compounds as potential candidates for the treatment of segmented negative-sense RNA virus infections. Importance Cap-snatching is the mRNA transcription strategy shared by all the segmented, negative-sense RNA viruses. Using a fragment-based drug development (FBDD) library, we tried to screen out the backbone compound to inhibit the endonuclease activity and thus block this kind of virus infection. Two benzotriazole compounds, F1204 and F1781, were identified to inhibit the Lassa virus (LASV) minigenome activity by targeting the LASV EN.

SUMMARY Understanding maturation pathways of broadly neutralizing antibodies (bnAbs) against HIV-1 in non-human primates can be highly informative for HIV-1 vaccine development. We now obtained a lineage of J038 from Chinese rhesus macaques after 7-years of SHIV infection. J038 has short complementary determining loops and neutralizes 54% of global circulating HIV-1 strains. Its binding induces a unique “up” conformation for one of the V2 loops in the trimeric envelope glycoprotein (Env) and is heavily dependent on glycan, which provides nearly half of the binding surface. The unmutated common ancestor of the J038 lineage antibodies binds monomeric gp120 and neutralizes the autologous virus. Continuous maturation enhances neutralization potency and breadth of J038 lineage antibodies via expanding antibody-Env contact areas surrounding the core region contacted by germline-encoded residues. Developmental details and recognition features of J038 lineage antibodies revealed here provide a new pathway for maturation elicitation of V2-targeting bnAbs. Highlights • Long-term infected NHPs develop antibodies neutralizing up to 54% of HIV-1 strains • Antibody J038 binds one V2 loop on HIV-1 Env trimer in a unique “up” position • UCA of the J038 lineage effectively neutralizes the autologous virus • J038 lineage antibodies mature through gradually increased contact to glycans