Coronaviruses (CoVs) traffic frequently between species resulting in novel disease outbreaks, most recently exemplified by the newly emerged SARS-CoV-2, the causative agent of COVID-19. Here, we show that the ribonucleoside analog β-d-N

Abstract Mutagenic ribonucleosides can act as broad-based antiviral agents. They are metabolized to the active ribonucleoside triphosphate form and concentrate in genomes of RNA viruses during viral replication. β-d-N4-hydroxycytidine (NHC, initial metabolite of molnupiravir) is >100-fold more active than ribavirin or favipiravir against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), with antiviral activity correlated to the level of mutagenesis in virion RNA. However, NHC also displays host mutational activity in an animal cell culture assay, consistent with RNA and DNA precursors sharing a common intermediate of a ribonucleoside diphosphate. These results indicate highly active mutagenic ribonucleosides may hold risk for the host.

ABSTRACT Using the Olink Explore 1536 platform, we measured 1,463 unique proteins in 303 cerebrospinal fluid (CSF) specimens from four clinical centers that included uninfected controls and 12 groups of people living with HIV-1 infection representing the spectrum of progressive untreated and treated chronic infection. We present three initial analyses of these measurements: an overview of the CSF protein features of the sample; correlations of the CSF proteins with CSF HIV-1 RNA and neurofilament light chain protein (NfL) concentrations; and comparison of the CSF proteins in HIV-associated dementia ( HAD ) and neurosymptomatic CSF escape ( NSE ). These reveal a complex but coherent picture of CSF protein changes that includes highest concentrations of many proteins during CNS injury in the HAD and NSE groups and variable protein changes across the course of neuroasymptomatic systemic HIV-1 progression, including two common patterns, designated as lymphoid and myeloid patterns, related to the principal involvement of their underlying inflammatory cell lineages. Antiretroviral therapy reduced CSF protein perturbations, though not always to control levels. The dataset of these CSF protein measurements, along with background clinical information, is posted online. Extended studies of this unique dataset will provide more detailed characterization of the dynamic impact of HIV-1 infection on the CSF proteome across the spectrum of HIV-1 infection, and further the mechanistic understanding of HIV-1-related CNS pathobiology.

Well-designed viral protease inhibitors (PIs) potently inhibit replication as well as create a high genetic barrier for resistance. Through in vivo selective pressure, we have generated high-level resistance against ten HIV-1 PIs and their precursor, the FDA-approved drug darunavir (DRV), achieving 1,000-fold resistance over the starting EC50. The accumulation of mutations revealed two pathways to high-level resistance, resulting in protease variants with up to 14 mutations in and outside of the active site. The two pathways demonstrate the interplay between drug resistance and viral fitness. Replicate selections showed that one inhibitor could select for resistance through either pathway, although subtle changes in chemical structure of the inhibitors led to preferential use of one pathway over the other. Viral variants from the two pathways showed differential selection of compensatory mutations in Gag cleavage sites. These results reveal the high-level of selective pressure that is attainable with these fourth-generation protease inhibitors, and the interplay between selection of mutations to confer resistance while maintaining viral fitness.

We investigated the mutation profiles of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 in samples collected from a molnupiravir and nirmatrelvir/ritonavir combination therapy in macaques. We found that molnupiravir induced several nirmatrelvir resistance mutations at low abundance that were not further selected in combination therapy. Coadministration of nirmatrelvir/ritonavir lowered the magnitude of the mutagenetic effect of molnupiravir.

Although antiretroviral therapy (ART) is highly effective at suppressing HIV-1 replication, the virus persists as a latent reservoir in resting CD4+ T cells during therapy. Little is known about the dynamics of reservoir formation, and this reservoir forms even when ART is initiated early after infection. The reservoir of individuals who initiate therapy in chronic infection is generally larger and genetically more diverse than that of individuals who initiate in acute infection, suggesting the reservoir is formed continuously throughout untreated infection. To determine when viruses enter the latent reservoir, we compared sequences of replication-competent viruses from resting CD4+ T cells from nine women on therapy to viral sequences circulating in blood collected longitudinally prior to therapy. We found that 78% of viruses from the latent reservoir were most genetically similar to viruses replicating just prior to therapy initiation. This proportion is far greater than expected if the reservoir forms continuously and is always long-lived. Thus, therapy alters the host environment in a way that allows the formation of a majority of the long-lived latent HIV-1 reservoir.

Concurrent sexually transmitted infections (STI) can increase the probability of HIV-1 transmission primarily by increasing the viral load present in semen. In this study, we explored the relationship of HIV-1 in blood and seminal plasma in the presence and absence of urethritis and after treatment of the concurrent STI. Primer ID deep sequencing of the V1/V3 region of the HIV-1 env gene was done for paired blood and semen samples from ART-naïve men living in Malawi with (n = 19) and without (n = 5) STI-associated urethritis; for a subset of samples full length env genes were generated for sequence analysis and to test entry phenotype. Cytokine concentrations in the blood and semen were also measured, and a reduction in the levels of pro-inflammatory cytokines was observed following STI treatment. We observed no difference in the prevalence of diverse compartmentalized semen-derived lineages in men with or without STI-associated urethritis, and these viral populations were largely stable during STI treatment. Clonal amplification of one or a few viral sequences accounted for nearly 50% of the viral population indicating a recent bottleneck followed by limited viral replication. We documented a case of superinfection where the new strain was restricted to the genital tract. We conclude that the male genital tract is a site where virus can be brought in from the blood, where localized sustained replication can occur, where a superinfecting strain can persist, and where specific genotypes can be amplified perhaps initially by cellular proliferation but further by limited viral replication.

Coronaviruses (CoVs) traffic frequently between species resulting in novel disease outbreaks, most recently exemplified by the newly emerged SARS-CoV-2. Herein, we show that the ribonucleoside analog Beta-D-N4-hydroxycytidine (NHC, EIDD-1931) has broad spectrum antiviral activity against SARS-CoV 2, MERS-CoV, SARS-CoV, and related zoonotic group 2b or 2c Bat-CoVs, as well as increased potency against a coronavirus bearing resistance mutations to another nucleoside analog inhibitor. In mice infected with SARS-CoV or MERS-CoV, both prophylactic and therapeutic administration of EIDD-2801, an orally bioavailable NHC-prodrug (Beta-D-N4-hydroxycytidine-5[']-isopropyl ester), improved pulmonary function, and reduced virus titer and body weight loss. Decreased MERS-CoV yields in vitro and in vivo were associated with increased transition mutation frequency in viral but not host cell RNA, supporting a mechanism of lethal mutagenesis. The potency of NHC/EIDD-2801 against multiple coronaviruses, its therapeutic efficacy, and oral bioavailability in vivo, all highlight its potential utility as an effective antiviral against SARS-CoV-2 and other future zoonotic coronaviruses.