Abstract The COVID-19 pandemic continues to be a public health threat with emerging variants of SARS-CoV-2. Nirmatrelvir (PF-07321332) is a reversible, covalent inhibitor targeting the main protease (Mpro) of SARS-CoV-2 and the active protease inhibitor in PAXLOVID ™ (nirmatrelvir tablets and ritonavir tablets). We evaluated the in vitro catalytic activity and in vitro potency of nirmatrelvir against the main protease (M pro ) of prevalent variants of concern (VOC) or variants of interest (VOI): Alpha (α, B.1.1.7), Beta (β, B.1.351), Delta (δ, B1.617.2), Gamma ( γ , P.1), Lambda (λ, B.1.1.1.37/C37), Omicron (o, B.1.1.529) as well as the original Washington or wildtype strain. These VOC/VOI carry prevalent mutations at varying frequencies in the M pro specifically for: α, β, γ (K90R), λ (G15S) and o (P132H). In vitro biochemical enzymatic assay characterization of the enzyme kinetics of the mutant M pros demonstrate that they are catalytically comparable to wildtype. Nirmatrelvir has similar potency against each mutant M pro including P132H that is observed in the Omicron variant with a Ki of 0.635 nM as compared to a Ki of 0.933nM for wildtype. The molecular basis for these observations were provided by solution-phase structural dynamics and structural determination of nirmatrelvir bound to the o, λ and β Mpro at 1.63 - 2.09 Å resolution. These in vitro data suggest that PAXLOVID has the potential to maintain plasma concentrations of nirmatrelvir many-fold times higher than the amount required to stop the SARS-CoV-2 VOC/VOI, including Omicron, from replicating in cells (1).

Abstract As SARS-CoV-2 evolves, increasing in potential for greater transmissibility and immune escape, updated vaccines are needed to boost adaptive immunity to protect against COVID-19 caused by circulating strains. Here, we report features of the monovalent Omicron XBB.1.5-adapted BNT162b2 vaccine, which contains XBB.1.5-specific sequence changes, relative to the original BNT162b2 backbone, in the encoded prefusion-stabilized SARS-CoV-2 spike protein (S(P2)). Biophysical characterization of Omicron XBB.1.5 S(P2) demonstrated that it maintains a prefusion conformation and adopts a flexible, predominantly open, state, with high affinity for the human ACE-2 receptor. When administered as a 4th dose in BNT162b2-experienced mice, the monovalent Omicron XBB.1.5 vaccine elicited substantially higher serum neutralizing titers against pseudotyped viruses of Omicron XBB.1.5, XBB.1.16, XBB.1.16.1, XBB.2.3, EG.5.1 and HV.1 sublineages and phylogenetically distant BA.2.86 lineage than the bivalent Wild Type + Omicron BA.4/5 vaccine. Similar trends were observed against Omicron XBB sublineage pseudoviruses when the vaccine was administered as a 2-dose series in naive mice. Strong S-specific Th1 CD4 + and IFNγ + CD8 + T cell responses were also observed. These findings, together with real world performance of the XBB.1.5-adapted vaccine, suggest that preclinical data for the monovalent Omicron XBB.1.5-adapted BNT162b2 was predictive of protective immunity against dominant SARS-CoV-2 strains.

Although the three-dimensional structures of G-protein-coupled receptors (GPCRs), the largest superfamily of drug targets, have enabled structure-based drug design, there are no structures available for 87% of GPCRs. This is due to the stiff challenge in purifying the inherently flexible GPCRs. Identifying thermostabilized mutant GPCRs via systematic alanine scanning mutations has been a successful strategy in stabilizing GPCRs, but it remains a daunting task for each GPCR. We developed a computational method that combines sequence, structure and dynamics based molecular properties of GPCRs that recapitulate GPCR stability, with four different machine learning methods to predict thermostable mutations ahead of experiments. This method has been trained on thermostability data for 1231 mutants, the largest publicly available dataset. A blind prediction for thermostable mutations of the Complement factor C5a Receptor retrieved 36% of the thermostable mutants in the top 50 prioritized mutants compared to 3% in the first 50 attempts using systematic alanine scanning.

As SARS-CoV-2 continues to evolve, increasing in its potential for greater transmissibility and immune escape, updated vaccines are needed to boost adaptive immunity to protect against COVID-19 caused by circulating strains. Here, we report features of the monovalent Omicron XBB.1.5-adapted BNT162b2 vaccine, which contains the same mRNA backbone as the original BNT162b2 vaccine, modified by the incorporation of XBB.1.5-specific sequence changes in the encoded prefusion-stabilized SARS-CoV-2 spike protein (S(P2)). Biophysical characterization of Omicron XBB.1.5 S(P2) demonstrated that it maintains a prefusion conformation that adopts a flexible and predominantly open one-RBD-up state, with high affinity binding to the human ACE-2 receptor. When administered as a 4th dose in BNT162b2-experienced mice, the monovalent Omicron XBB.1.5 vaccine elicited substantially higher serum neutralizing titers against pseudotyped viruses of Omicron XBB.1.5, XBB.1.16, XBB.1.16.1, XBB.2.3, EG.5.1 and HV.1 sublineages and the phylogenetically distant BA.2.86 lineage than the bivalent Wild Type + Omicron BA.4/5 vaccine. Similar trends were observed against Omicron XBB sublineage pseudoviruses when the vaccine was administered as a 2-dose primary series in naive mice. Strong S-specific Th1 CD4+ and IFN[&gamma]+ CD8+ T cell responses were also observed. These findings, together with prior experience with variant-adapted vaccine responses in preclinical and clinical studies, suggest that the monovalent Omicron XBB.1.5-adapted BNT162b2 vaccine is anticipated to confer protective immunity against dominant SARS-CoV-2 strains.

Abstract GPR61 is a biogenic amine receptor-related orphan GPCR associated with phenotypes relating to appetite and thus, is of interest as a druggable target to treat disorders of metabolism and body weight, such as obesity and cachexia. To date, lack of structural information or a known biological ligand or tool compound has hindered comprehensive efforts to study its structure and function. Here, we report the first ever structural characterization of GPR61, in both its active-like complex with heterotrimeric G protein and in its inactive state. Moreover, we report the discovery of a potent and selective small-molecule inverse agonist against GPR61 and structural elucidation of its unprecedented allosteric site and mode of action. These findings offer key mechanistic insights into an orphan GPCR, while providing both a new structural framework and tool compound to support further studies of GPR61 function and modulation.

Vaccines remain a vital public health tool to reduce the burden of COVID-19. COVID-19 vaccines that are more closely matched to circulating SARS-CoV-2 lineages elicit more potent and relevant immune responses that translate to improved real-world vaccine effectiveness. The rise in prevalence of the Omicron JN.1 lineage, and subsequent derivative sublineages such as KP.2 and KP.3, coincided with reduced neutralizing activity and effectiveness of Omicron XBB.1.5-adapted vaccines. Here, we characterized the biophysical and immunologic attributes of BNT162b2 JN.1- and KP.2-adapted mRNA vaccine-encoded spike (S) protein immunogens. Biophysical interrogations of S revealed the structural consequences of hallmark amino acid substitutions and a potential molecular mechanism of immune escape employed by JN.1 and KP.2. The vaccine candidates were evaluated for their immunogenicity when administered as fourth or fifth doses in BNT162b2-experienced mice or as a primary series in naïve mice. In both vaccine-experienced and naïve settings, JN.1- and KP.2-adapted vaccines conferred improved neutralizing responses over the BNT162b2 XBB.1.5 vaccine against a broad panel of emerging JN.1 sublineages, including the predominant KP.3.1.1 and emerging XEC lineages. Antigenic mapping of neutralizing responses indicated greater antigenic overlap of JN.1- and KP.2-adapted vaccine responses with currently circulating sublineages compared to an XBB.1.5-adapted vaccine. CD4+ and CD8+ T cell responses were generally conserved across all three vaccines. Together, the data support the selection of JN.1- or KP.2-adapted vaccines for the 2024-25 COVID-19 vaccine formula.