Abstract The mutation profile of the SARS-CoV-2 Omicron variant poses a concern for naturally acquired and vaccine-induced immunity. We investigated the ability of prior infection with an early SARS-CoV-2, 99.99% identical to Wuhan-Hu-1, to protect against disease caused by the Omicron variant. We established that infection with Omicron in naïve Syrian hamsters resulted in a less severe disease than a comparable dose of prototype SARS-CoV-2 (Australia/VIC01/2020), with fewer clinical signs and less weight loss. We present data to show that these clinical observations were almost absent in convalescent hamsters challenged with the same dose of Omicron 50 days after an initial infection with Australia/VIC01/2020. The data provide evidence for immunity raised against prototype SARS-CoV-2 being protective against Omicron in the Syrian hamster model. Further investigation is required to conclusively determine whether Omicron is less pathogenic in Syrian hamsters and whether this is predictive of pathogenicity in humans.

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.