BackgroundThe pandemic of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) might be curtailed by vaccination. We assessed the safety, reactogenicity, and immunogenicity of a viral vectored coronavirus vaccine that expresses the spike protein of SARS-CoV-2.MethodsWe did a phase 1/2, single-blind, randomised controlled trial in five trial sites in the UK of a chimpanzee adenovirus-vectored vaccine (ChAdOx1 nCoV-19) expressing the SARS-CoV-2 spike protein compared with a meningococcal conjugate vaccine (MenACWY) as control. Healthy adults aged 18–55 years with no history of laboratory confirmed SARS-CoV-2 infection or of COVID-19-like symptoms were randomly assigned (1:1) to receive ChAdOx1 nCoV-19 at a dose of 5 × 1010 viral particles or MenACWY as a single intramuscular injection. A protocol amendment in two of the five sites allowed prophylactic paracetamol to be administered before vaccination. Ten participants assigned to a non-randomised, unblinded ChAdOx1 nCoV-19 prime-boost group received a two-dose schedule, with the booster vaccine administered 28 days after the first dose. Humoral responses at baseline and following vaccination were assessed using a standardised total IgG ELISA against trimeric SARS-CoV-2 spike protein, a muliplexed immunoassay, three live SARS-CoV-2 neutralisation assays (a 50% plaque reduction neutralisation assay [PRNT50]; a microneutralisation assay [MNA50, MNA80, and MNA90]; and Marburg VN), and a pseudovirus neutralisation assay. Cellular responses were assessed using an ex-vivo interferon-γ enzyme-linked immunospot assay. The co-primary outcomes are to assess efficacy, as measured by cases of symptomatic virologically confirmed COVID-19, and safety, as measured by the occurrence of serious adverse events. Analyses were done by group allocation in participants who received the vaccine. Safety was assessed over 28 days after vaccination. Here, we report the preliminary findings on safety, reactogenicity, and cellular and humoral immune responses. The study is ongoing, and was registered at ISRCTN, 15281137, and ClinicalTrials.gov, NCT04324606.FindingsBetween April 23 and May 21, 2020, 1077 participants were enrolled and assigned to receive either ChAdOx1 nCoV-19 (n=543) or MenACWY (n=534), ten of whom were enrolled in the non-randomised ChAdOx1 nCoV-19 prime-boost group. Local and systemic reactions were more common in the ChAdOx1 nCoV-19 group and many were reduced by use of prophylactic paracetamol, including pain, feeling feverish, chills, muscle ache, headache, and malaise (all p<0·05). There were no serious adverse events related to ChAdOx1 nCoV-19. In the ChAdOx1 nCoV-19 group, spike-specific T-cell responses peaked on day 14 (median 856 spot-forming cells per million peripheral blood mononuclear cells, IQR 493–1802; n=43). Anti-spike IgG responses rose by day 28 (median 157 ELISA units [EU], 96–317; n=127), and were boosted following a second dose (639 EU, 360–792; n=10). Neutralising antibody responses against SARS-CoV-2 were detected in 32 (91%) of 35 participants after a single dose when measured in MNA80 and in 35 (100%) participants when measured in PRNT50. After a booster dose, all participants had neutralising activity (nine of nine in MNA80 at day 42 and ten of ten in Marburg VN on day 56). Neutralising antibody responses correlated strongly with antibody levels measured by ELISA (R2=0·67 by Marburg VN; p<0·001).InterpretationChAdOx1 nCoV-19 showed an acceptable safety profile, and homologous boosting increased antibody responses. These results, together with the induction of both humoral and cellular immune responses, support large-scale evaluation of this candidate vaccine in an ongoing phase 3 programme.FundingUK Research and Innovation, Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, National Institute for Health Research (NIHR), NIHR Oxford Biomedical Research Centre, Thames Valley and South Midland's NIHR Clinical Research Network, and the German Center for Infection Research (DZIF), Partner site Gießen-Marburg-Langen.

The race to produce vaccines against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) began when the first sequence was published, and this forms the basis for vaccines currently deployed globally. Independent lineages of SARS-CoV-2 have recently been reported: UK, B.1.1.7; South Africa, B.1.351; and Brazil, P.1. These variants have multiple changes in the immunodominant spike protein that facilitates viral cell entry via the angiotensin-converting enzyme-2 (ACE2) receptor. Mutations in the receptor recognition site on the spike are of great concern for their potential for immune escape. Here, we describe a structure-function analysis of B.1.351 using a large cohort of convalescent and vaccinee serum samples. The receptor-binding domain mutations provide tighter ACE2 binding and widespread escape from monoclonal antibody neutralization largely driven by E484K, although K417N and N501Y act together against some important antibody classes. In a number of cases, it would appear that convalescent and some vaccine serum offers limited protection against this variant.

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

Older adults (aged ≥70 years) are at increased risk of severe disease and death if they develop COVID-19 and are therefore a priority for immunisation should an efficacious vaccine be developed. Immunogenicity of vaccines is often worse in older adults as a result of immunosenescence. We have reported the immunogenicity of a novel chimpanzee adenovirus-vectored vaccine, ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222), in young adults, and now describe the safety and immunogenicity of this vaccine in a wider range of participants, including adults aged 70 years and older.In this report of the phase 2 component of a single-blind, randomised, controlled, phase 2/3 trial (COV002), healthy adults aged 18 years and older were enrolled at two UK clinical research facilities, in an age-escalation manner, into 18-55 years, 56-69 years, and 70 years and older immunogenicity subgroups. Participants were eligible if they did not have severe or uncontrolled medical comorbidities or a high frailty score (if aged ≥65 years). First, participants were recruited to a low-dose cohort, and within each age group, participants were randomly assigned to receive either intramuscular ChAdOx1 nCoV-19 (2·2 × 1010 virus particles) or a control vaccine, MenACWY, using block randomisation and stratified by age and dose group and study site, using the following ratios: in the 18-55 years group, 1:1 to either two doses of ChAdOx1 nCoV-19 or two doses of MenACWY; in the 56-69 years group, 3:1:3:1 to one dose of ChAdOx1 nCoV-19, one dose of MenACWY, two doses of ChAdOx1 nCoV-19, or two doses of MenACWY; and in the 70 years and older, 5:1:5:1 to one dose of ChAdOx1 nCoV-19, one dose of MenACWY, two doses of ChAdOx1 nCoV-19, or two doses of MenACWY. Prime-booster regimens were given 28 days apart. Participants were then recruited to the standard-dose cohort (3·5-6·5 × 1010 virus particles of ChAdOx1 nCoV-19) and the same randomisation procedures were followed, except the 18-55 years group was assigned in a 5:1 ratio to two doses of ChAdOx1 nCoV-19 or two doses of MenACWY. Participants and investigators, but not staff administering the vaccine, were masked to vaccine allocation. The specific objectives of this report were to assess the safety and humoral and cellular immunogenicity of a single-dose and two-dose schedule in adults older than 55 years. Humoral responses at baseline and after each vaccination until 1 year after the booster were assessed using an in-house standardised ELISA, a multiplex immunoassay, and a live severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) microneutralisation assay (MNA80). Cellular responses were assessed using an ex-vivo IFN-γ enzyme-linked immunospot assay. The coprimary outcomes of the trial were efficacy, as measured by the number of cases of symptomatic, virologically confirmed COVID-19, and safety, as measured by the occurrence of serious adverse events. Analyses were by group allocation in participants who received the vaccine. Here, we report the preliminary findings on safety, reactogenicity, and cellular and humoral immune responses. This study is ongoing and is registered with ClinicalTrials.gov, NCT04400838, and ISRCTN, 15281137.Between May 30 and Aug 8, 2020, 560 participants were enrolled: 160 aged 18-55 years (100 assigned to ChAdOx1 nCoV-19, 60 assigned to MenACWY), 160 aged 56-69 years (120 assigned to ChAdOx1 nCoV-19: 40 assigned to MenACWY), and 240 aged 70 years and older (200 assigned to ChAdOx1 nCoV-19: 40 assigned to MenACWY). Seven participants did not receive the boost dose of their assigned two-dose regimen, one participant received the incorrect vaccine, and three were excluded from immunogenicity analyses due to incorrectly labelled samples. 280 (50%) of 552 analysable participants were female. Local and systemic reactions were more common in participants given ChAdOx1 nCoV-19 than in those given the control vaccine, and similar in nature to those previously reported (injection-site pain, feeling feverish, muscle ache, headache), but were less common in older adults (aged ≥56 years) than younger adults. In those receiving two standard doses of ChAdOx1 nCoV-19, after the prime vaccination local reactions were reported in 43 (88%) of 49 participants in the 18-55 years group, 22 (73%) of 30 in the 56-69 years group, and 30 (61%) of 49 in the 70 years and older group, and systemic reactions in 42 (86%) participants in the 18-55 years group, 23 (77%) in the 56-69 years group, and 32 (65%) in the 70 years and older group. As of Oct 26, 2020, 13 serious adverse events occurred during the study period, none of which were considered to be related to either study vaccine. In participants who received two doses of vaccine, median anti-spike SARS-CoV-2 IgG responses 28 days after the boost dose were similar across the three age cohorts (standard-dose groups: 18-55 years, 20 713 arbitrary units [AU]/mL [IQR 13 898-33 550], n=39; 56-69 years, 16 170 AU/mL [10 233-40 353], n=26; and ≥70 years 17 561 AU/mL [9705-37 796], n=47; p=0·68). Neutralising antibody titres after a boost dose were similar across all age groups (median MNA80 at day 42 in the standard-dose groups: 18-55 years, 193 [IQR 113-238], n=39; 56-69 years, 144 [119-347], n=20; and ≥70 years, 161 [73-323], n=47; p=0·40). By 14 days after the boost dose, 208 (>99%) of 209 boosted participants had neutralising antibody responses. T-cell responses peaked at day 14 after a single standard dose of ChAdOx1 nCoV-19 (18-55 years: median 1187 spot-forming cells [SFCs] per million peripheral blood mononuclear cells [IQR 841-2428], n=24; 56-69 years: 797 SFCs [383-1817], n=29; and ≥70 years: 977 SFCs [458-1914], n=48).ChAdOx1 nCoV-19 appears to be better tolerated in older adults than in younger adults and has similar immunogenicity across all age groups after a boost dose. Further assessment of the efficacy of this vaccine is warranted in all age groups and individuals with comorbidities.UK Research and Innovation, National Institutes for Health Research (NIHR), Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, NIHR Oxford Biomedical Research Centre, Thames Valley and South Midlands NIHR Clinical Research Network, and AstraZeneca.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has undergone progressive change, with variants conferring advantage rapidly becoming dominant lineages, e.g., B.1.617. With apparent increased transmissibility, variant B.1.617.2 has contributed to the current wave of infection ravaging the Indian subcontinent and has been designated a variant of concern in the United Kingdom. Here we study the ability of monoclonal antibodies and convalescent and vaccine sera to neutralize B.1.617.1 and B.1.617.2, complement this with structural analyses of Fab/receptor binding domain (RBD) complexes, and map the antigenic space of current variants. Neutralization of both viruses is reduced compared with ancestral Wuhan-related strains, but there is no evidence of widespread antibody escape as seen with B.1.351. However, B.1.351 and P.1 sera showed markedly more reduction in neutralization of B.1.617.2, suggesting that individuals infected previously by these variants may be more susceptible to reinfection by B.1.617.2. This observation provides important new insights for immunization policy with future variant vaccines in non-immune populations.

BackgroundA new variant of SARS-CoV-2, B.1.1.7, emerged as the dominant cause of COVID-19 disease in the UK from November, 2020. We report a post-hoc analysis of the efficacy of the adenoviral vector vaccine, ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222), against this variant.MethodsVolunteers (aged ≥18 years) who were enrolled in phase 2/3 vaccine efficacy studies in the UK, and who were randomly assigned (1:1) to receive ChAdOx1 nCoV-19 or a meningococcal conjugate control (MenACWY) vaccine, provided upper airway swabs on a weekly basis and also if they developed symptoms of COVID-19 disease (a cough, a fever of 37·8°C or higher, shortness of breath, anosmia, or ageusia). Swabs were tested by nucleic acid amplification test (NAAT) for SARS-CoV-2 and positive samples were sequenced through the COVID-19 Genomics UK consortium. Neutralising antibody responses were measured using a live-virus microneutralisation assay against the B.1.1.7 lineage and a canonical non-B.1.1.7 lineage (Victoria). The efficacy analysis included symptomatic COVID-19 in seronegative participants with a NAAT positive swab more than 14 days after a second dose of vaccine. Participants were analysed according to vaccine received. Vaccine efficacy was calculated as 1 − relative risk (ChAdOx1 nCoV-19 vs MenACWY groups) derived from a robust Poisson regression model. This study is continuing and is registered with ClinicalTrials.gov, NCT04400838, and ISRCTN, 15281137.FindingsParticipants in efficacy cohorts were recruited between May 31 and Nov 13, 2020, and received booster doses between Aug 3 and Dec 30, 2020. Of 8534 participants in the primary efficacy cohort, 6636 (78%) were aged 18–55 years and 5065 (59%) were female. Between Oct 1, 2020, and Jan 14, 2021, 520 participants developed SARS-CoV-2 infection. 1466 NAAT positive nose and throat swabs were collected from these participants during the trial. Of these, 401 swabs from 311 participants were successfully sequenced. Laboratory virus neutralisation activity by vaccine-induced antibodies was lower against the B.1.1.7 variant than against the Victoria lineage (geometric mean ratio 8·9, 95% CI 7·2–11·0). Clinical vaccine efficacy against symptomatic NAAT positive infection was 70·4% (95% CI 43·6–84·5) for B.1.1.7 and 81·5% (67·9–89·4) for non-B.1.1.7 lineages.InterpretationChAdOx1 nCoV-19 showed reduced neutralisation activity against the B.1.1.7 variant compared with a non-B.1.1.7 variant in vitro, but the vaccine showed efficacy against the B.1.1.7 variant of SARS-CoV-2.FundingUK Research and Innovation, National Institute for Health Research (NIHR), Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, NIHR Oxford Biomedical Research Centre, Thames Valley and South Midlands NIHR Clinical Research Network, and AstraZeneca.

Terminating the SARS-CoV-2 pandemic relies upon pan-global vaccination. Current vaccines elicit neutralizing antibody responses to the virus spike derived from early isolates. However, new strains have emerged with multiple mutations, including P.1 from Brazil, B.1.351 from South Africa, and B.1.1.7 from the UK (12, 10, and 9 changes in the spike, respectively). All have mutations in the ACE2 binding site, with P.1 and B.1.351 having a virtually identical triplet (E484K, K417N/T, and N501Y), which we show confer similar increased affinity for ACE2. We show that, surprisingly, P.1 is significantly less resistant to naturally acquired or vaccine-induced antibody responses than B.1.351, suggesting that changes outside the receptor-binding domain (RBD) impact neutralization. Monoclonal antibody (mAb) 222 neutralizes all three variants despite interacting with two of the ACE2-binding site mutations. We explain this through structural analysis and use the 222 light chain to largely restore neutralization potency to a major class of public antibodies.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the causative agent of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), has caused a global pandemic, and safe, effective vaccines are urgently needed1. Strong, Th1-skewed T cell responses can drive protective humoral and cell-mediated immune responses2 and might reduce the potential for disease enhancement3. Cytotoxic T cells clear virus-infected host cells and contribute to control of infection4. Studies of patients infected with SARS-CoV-2 have suggested a protective role for both humoral and cell-mediated immune responses in recovery from COVID-19 (refs. 5,6). ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) is a candidate SARS-CoV-2 vaccine comprising a replication-deficient simian adenovirus expressing full-length SARS-CoV-2 spike protein. We recently reported preliminary safety and immunogenicity data from a phase 1/2 trial of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine (NCT04400838)7 given as either a one- or two-dose regimen. The vaccine was tolerated, with induction of neutralizing antibodies and antigen-specific T cells against the SARS-CoV-2 spike protein. Here we describe, in detail, exploratory analyses of the immune responses in adults, aged 18–55 years, up to 8 weeks after vaccination with a single dose of ChAdOx1 nCoV-19 in this trial, demonstrating an induction of a Th1-biased response characterized by interferon-γ and tumor necrosis factor-α cytokine secretion by CD4+ T cells and antibody production predominantly of IgG1 and IgG3 subclasses. CD8+ T cells, of monofunctional, polyfunctional and cytotoxic phenotypes, were also induced. Taken together, these results suggest a favorable immune profile induced by ChAdOx1 nCoV-19 vaccine, supporting the progression of this vaccine candidate to ongoing phase 2/3 trials to assess vaccine efficacy. A single dose of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine elicits antibodies and cytokine-producing T cells that might help control or prevent SARS-CoV-2 infection.

SARS-CoV-2 has caused over 2 million deaths in little over a year. Vaccines are being deployed at scale, aiming to generate responses against the virus spike. The scale of the pandemic and error-prone virus replication is leading to the appearance of mutant viruses and potentially escape from antibody responses. Variant B.1.1.7, now dominant in the UK, with increased transmission, harbors 9 amino acid changes in the spike, including N501Y in the ACE2 interacting surface. We examine the ability of B.1.1.7 to evade antibody responses elicited by natural SARS-CoV-2 infection or vaccination. We map the impact of N501Y by structure/function analysis of a large panel of well-characterized monoclonal antibodies. B.1.1.7 is harder to neutralize than parental virus, compromising neutralization by some members of a major class of public antibodies through light-chain contacts with residue 501. However, widespread escape from monoclonal antibodies or antibody responses generated by natural infection or vaccination was not observed.

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.