The main protease, Mpro (or 3CLpro) in SARS-CoV-2 is a viable drug target because of its essential role in the cleavage of the virus polypeptide. Feline infectious peritonitis, a fatal coronavirus infection in cats, was successfully treated previously with a prodrug GC376, a dipeptide-based protease inhibitor. Here, we show the prodrug and its parent GC373, are effective inhibitors of the Mpro from both SARS-CoV and SARS-CoV-2 with IC50 values in the nanomolar range. Crystal structures of SARS-CoV-2 Mpro with these inhibitors have a covalent modification of the nucleophilic Cys145. NMR analysis reveals that inhibition proceeds via reversible formation of a hemithioacetal. GC373 and GC376 are potent inhibitors of SARS-CoV-2 replication in cell culture. They are strong drug candidates for the treatment of human coronavirus infections because they have already been successful in animals. The work here lays the framework for their use in human trials for the treatment of COVID-19.

The COVID-19 pandemic, attributed to the SARS-CoV-2 coronavirus infection, resulted in millions infected worldwide and an immediate need for antiviral treatments. The main protease (Mpro) in SARS-CoV-2 is a viable drug target because of its essential role in the cleavage of the virus polypeptide and subsequent viral replication. Feline infectious peritonitis, a fatal infection in cats caused by a coronavirus, was successfully treated previously with a dipeptide-based protease inhibitor. Here we show this drug, GC376, and its analog GC373, are effective inhibitors of the Mpro from both SARS-CoV and SARS-CoV-2 with IC50 values in the nanomolar range. Crystal structures of the SARS-CoV and SARS-CoV-2 Mpro with these inhibitors have a covalent modification of the nucleophilic Cys145. NMR analysis reveals that inhibition proceeds via reversible formation of a hemithioacetal. GC373 and GC376 are potent inhibitors of SARS-CoV-2 in cell culture, with EC50 values near one micromolar and little to no toxicity. These protease inhibitors are soluble, non-toxic, and bind reversibly. They are strong drug candidates for the treatment of human coronavirus infections because they have already been successful in animals (cats). The work here lays the framework for their use in human trials for the treatment of COVID-19.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract SARS-CoV-2 is the etiological agent of COVID19. There are currently several licensed vaccines approved for human use and most of them are targeting the spike protein (or virion) in the virion envelope to induce protective immunity. Recently, variants that spread more quickly have emerged. There is evidence that some of these variants are less sensitive to neutralization in vitro , but it is not clear whether they can evade vaccine induced protection. In this study, we tested the utility of SARS-CoV-2 spike RBD as a vaccine antigen and explore the effect of formulation with Alum/MPLA or AddaS03 adjuvants. Our results indicate RBD induces high titers of neutralizing antibodies and activates strong cellular immune responses. There is also significant cross-neutralisation of variants B1.1.7 and B.1.351 and to a lesser extent, SARS-CoV-1. These results indicate that recombinant RBD can be a viable candidate as a stand-alone vaccine or as a booster shot to diversify our strategy for COVID19 protection.