Antibody responses to SARS-CoV-2 can be detected in most infected individuals 10–15 d after the onset of COVID-19 symptoms. However, due to the recent emergence of SARS-CoV-2 in the human population, it is not known how long antibody responses will be maintained or whether they will provide protection from reinfection. Using sequential serum samples collected up to 94 d post onset of symptoms (POS) from 65 individuals with real-time quantitative PCR-confirmed SARS-CoV-2 infection, we show seroconversion (immunoglobulin (Ig)M, IgA, IgG) in >95% of cases and neutralizing antibody responses when sampled beyond 8 d POS. We show that the kinetics of the neutralizing antibody response is typical of an acute viral infection, with declining neutralizing antibody titres observed after an initial peak, and that the magnitude of this peak is dependent on disease severity. Although some individuals with high peak infective dose (ID50 > 10,000) maintained neutralizing antibody titres >1,000 at >60 d POS, some with lower peak ID50 had neutralizing antibody titres approaching baseline within the follow-up period. A similar decline in neutralizing antibody titres was observed in a cohort of 31 seropositive healthcare workers. The present study has important implications when considering widespread serological testing and antibody protection against reinfection with SARS-CoV-2, and may suggest that vaccine boosters are required to provide long-lasting protection. Neutralizing antibody responses of patients infected with SARS-CoV-2 peak at 3–4 weeks post onset of symptoms, then decline to low levels over the course of 3 months in some individuals.

Abstract Antibody (Ab) responses to SARS-CoV-2 can be detected in most infected individuals 10-15 days following the onset of COVID-19 symptoms. However, due to the recent emergence of this virus in the human population it is not yet known how long these Ab responses will be maintained or whether they will provide protection from re-infection. Using sequential serum samples collected up to 94 days post onset of symptoms (POS) from 65 RT-qPCR confirmed SARS-CoV-2-infected individuals, we show seroconversion in >95% of cases and neutralizing antibody (nAb) responses when sampled beyond 8 days POS. We demonstrate that the magnitude of the nAb response is dependent upon the disease severity, but this does not affect the kinetics of the nAb response. Declining nAb titres were observed during the follow up period. Whilst some individuals with high peak ID 50 (>10,000) maintained titres >1,000 at >60 days POS, some with lower peak ID 50 had titres approaching baseline within the follow up period. A similar decline in nAb titres was also observed in a cohort of seropositive healthcare workers from Guy’s and St Thomas’ Hospitals. We suggest that this transient nAb response is a feature shared by both a SARS-CoV-2 infection that causes low disease severity and the circulating seasonal coronaviruses that are associated with common colds. This study has important implications when considering widespread serological testing, Ab protection against re-infection with SARS-CoV-2 and the durability of vaccine protection.

The interaction of the SARS–CoV–2 Spike receptor binding domain (RBD) with the ACE2 receptor on host cells is essential for viral entry. RBD is the dominant target for neutralizing antibodies and several neutralizing epitopes on RBD have been molecularly characterized. Analysis of circulating SARS–CoV–2 variants has revealed mutations arising in the RBD, the N–terminal domain (NTD) and S2 subunits of Spike. To fully understand how these mutations affect the antigenicity of Spike, we have isolated and characterized neutralizing antibodies targeting epitopes beyond the already identified RBD epitopes. Using recombinant Spike as a sorting bait, we isolated >100 Spike–reactive monoclonal antibodies from SARS–CoV–2 infected individuals. ≈45% showed neutralizing activity of which ≈20% were NTD–specific. None of the S2–specific antibodies showed neutralizing activity. Competition ELISA revealed that NTD–specific mAbs formed two distinct groups: the first group was highly potent against infectious virus, whereas the second was less potent and displayed glycan–dependant neutralization activity. Importantly, mutations present in B.1.1.7 Spike frequently conferred resistance to neutralization by the NTD–specific neutralizing antibodies. This work demonstrates that neutralizing antibodies targeting subdominant epitopes need to be considered when investigating antigenic drift in emerging variants.