The global supply of COVID-19 vaccines remains limited. An understanding of the immune response that is predictive of protection could facilitate rapid licensure of new vaccines. Data from a randomized efficacy trial of the ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) vaccine in the United Kingdom was analyzed to determine the antibody levels associated with protection against SARS-CoV-2. Binding and neutralizing antibodies at 28 days after the second dose were measured in infected and noninfected vaccine recipients. Higher levels of all immune markers were correlated with a reduced risk of symptomatic infection. A vaccine efficacy of 80% against symptomatic infection with majority Alpha (B.1.1.7) variant of SARS-CoV-2 was achieved with 264 (95% CI: 108, 806) binding antibody units (BAU)/ml: and 506 (95% CI: 135, not computed (beyond data range) (NC)) BAU/ml for anti-spike and anti-RBD antibodies, and 26 (95% CI: NC, NC) international unit (IU)/ml and 247 (95% CI: 101, NC) normalized neutralization titers (NF

BackgroundUse of heterologous prime-boost COVID-19 vaccine schedules could facilitate mass COVID-19 immunisation. However, we have previously reported that heterologous schedules incorporating an adenoviral vectored vaccine (ChAdOx1 nCoV-19, AstraZeneca; hereafter referred to as ChAd) and an mRNA vaccine (BNT162b2, Pfizer–BioNTech; hereafter referred to as BNT) at a 4-week interval are more reactogenic than homologous schedules. Here, we report the safety and immunogenicity of heterologous schedules with the ChAd and BNT vaccines.MethodsCom-COV is a participant-blinded, randomised, non-inferiority trial evaluating vaccine safety, reactogenicity, and immunogenicity. Adults aged 50 years and older with no or well controlled comorbidities and no previous SARS-CoV-2 infection by laboratory confirmation were eligible and were recruited at eight sites across the UK. The majority of eligible participants were enrolled into the general cohort (28-day or 84-day prime-boost intervals), who were randomly assigned (1:1:1:1:1:1:1:1) to receive ChAd/ChAd, ChAd/BNT, BNT/BNT, or BNT/ChAd, administered at either 28-day or 84-day prime-boost intervals. A small subset of eligible participants (n=100) were enrolled into an immunology cohort, who had additional blood tests to evaluate immune responses; these participants were randomly assigned (1:1:1:1) to the four schedules (28-day interval only). Participants were masked to the vaccine received but not to the prime-boost interval. The primary endpoint was the geometric mean ratio (GMR) of serum SARS-CoV-2 anti-spike IgG concentration (measured by ELISA) at 28 days after boost, when comparing ChAd/BNT with ChAd/ChAd, and BNT/ChAd with BNT/BNT. The heterologous schedules were considered non-inferior to the approved homologous schedules if the lower limit of the one-sided 97·5% CI of the GMR of these comparisons was greater than 0·63. The primary analysis was done in the per-protocol population, who were seronegative at baseline. Safety analyses were done among participants receiving at least one dose of a study vaccine. The trial is registered with ISRCTN, 69254139.FindingsBetween Feb 11 and Feb 26, 2021, 830 participants were enrolled and randomised, including 463 participants with a 28-day prime-boost interval, for whom results are reported here. The mean age of participants was 57·8 years (SD 4·7), with 212 (46%) female participants and 117 (25%) from ethnic minorities. At day 28 post boost, the geometric mean concentration of SARS-CoV-2 anti-spike IgG in ChAd/BNT recipients (12 906 ELU/mL) was non-inferior to that in ChAd/ChAd recipients (1392 ELU/mL), with a GMR of 9·2 (one-sided 97·5% CI 7·5 to ∞). In participants primed with BNT, we did not show non-inferiority of the heterologous schedule (BNT/ChAd, 7133 ELU/mL) against the homologous schedule (BNT/BNT, 14 080 ELU/mL), with a GMR of 0·51 (one-sided 97·5% CI 0·43 to ∞). Four serious adverse events occurred across all groups, none of which were considered to be related to immunisation.InterpretationDespite the BNT/ChAd regimen not meeting non-inferiority criteria, the SARS-CoV-2 anti-spike IgG concentrations of both heterologous schedules were higher than that of a licensed vaccine schedule (ChAd/ChAd) with proven efficacy against COVID-19 disease and hospitalisation. Along with the higher immunogenicity of ChAd/BNT compared with ChAD/ChAd, these data support flexibility in the use of heterologous prime-boost vaccination using ChAd and BNT COVID-19 vaccines.FundingUK Vaccine Task Force and National Institute for Health Research.

ABSTRACT A novel coronavirus, SARS-CoV-2, has been identified as the causative agent of the current COVID-19 pandemic. Animal models, and in particular non-human primates, are essential to understand the pathogenesis of emerging diseases and to the safety and efficacy of novel vaccines and therapeutics. Here, we show that SARS-CoV-2 replicates in the upper and lower respiratory tract and causes pulmonary lesions in both rhesus and cynomolgus macaques, resembling the mild clinical cases of COVID-19 in humans. Immune responses against SARS-CoV-2 were also similar in both species and equivalent to those reported in milder infections and convalescent human patients. Importantly, we have devised a new method for lung histopathology scoring that will provide a metric to enable clearer decision making for this key endpoint. In contrast to prior publications, in which rhesus are accepted to be the optimal study species, we provide convincing evidence that both macaque species authentically represent mild to moderate forms of COVID-19 observed in the majority of the human population and both species should be used to evaluate the safety and efficacy of novel and repurposed interventions against SARS-CoV-2. Accessing cynomolgus macaques will greatly alleviate the pressures on current rhesus stocks.

Abstract In December 2019 an outbreak of coronavirus disease (COVID-19) emerged in Wuhan, China. The causative agent was subsequently identified and named severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) which rapidly spread worldwide causing a pandemic. Currently there are no licensed vaccines or therapeutics available against SARS-CoV-2 but numerous candidate vaccines are in development and repurposed drugs are being tested in the clinic. There is a vital need for authentic COVID-19 animal models to further our understanding of pathogenesis and viral spread in addition to pre-clinical evaluation of candidate interventions. Here we report a dose titration study of SARS-CoV-2 to determine the most suitable infectious dose to use in the ferret model. We show that a high (5×10 6 pfu) and medium (5×10 4 pfu) dose of SARS-CoV-2 induces consistent upper respiratory tract (URT) viral RNA shedding in both groups of six challenged animals, whilst a low dose (5×10 2 pfu) resulted in only one of six displaying signs of URT viral RNA replication. The URT shedding lasted up to 21 days in the high dose animals with intermittent positive signal from day 14. Sequential culls revealed distinct pathological signs of mild multifocal bronchopneumonia in approximately 5-15% of the lung, observed on day 3 in high and medium dosed animals, with presence of mild broncho-interstitial pneumonia on day 7 onwards. No obvious elevated temperature or signs of coughing or dyspnoea were observed although animals did present with a consistent post-viral fatigue lasting from day 9-14 in the medium and high dose groups. After virus shedding ceased, re-challenged ferrets were shown to be fully protected from acute lung pathology. The endpoints of URT viral RNA replication in addition to distinct lung pathology and post viral fatigue were observed most consistently in the high dose group. This ferret model of SARS-CoV-2 infection presents a mild clinical disease (as displayed by 80% of patients infected with SARS-CoV-2). In addition, intermittent viral shedding on days 14-21 parallel observations reported in a minority of clinical cases.

Abstract There is an urgent requirement for safe and effective vaccines to prevent novel coronavirus disease (COVID-19) caused by SARS-CoV-2. A concern for the development of new viral vaccines is the potential to induce vaccine-enhanced disease (VED). This was reported in several preclinical studies with both SARS-CoV-1 and MERS vaccines but has not been reported with SARS-CoV-2 vaccines. We have used ferret and rhesus macaques challenged with SARS-CoV-2 to assess the potential for VED in animals vaccinated with formaldehyde-inactivated SARS-CoV-2 (FIV) formulated with Alhydrogel, compared to a negative control vaccine in ferrets or unvaccinated macaques. We showed no evidence of enhanced disease in ferrets or rhesus macaques given FIV except for mild transient enhanced disease seen at seven days post infection in ferrets. This increased lung pathology was observed early in the infection (day 7) but was resolved by day 15. We also demonstrate that formaldehyde treatment of SARS-CoV-2 reduces exposure of the spike receptor binding domain providing a mechanistic explanation for suboptimal immunity.