ABSTRACT Pandemic SARS CoV-2 has been undergoing rapid evolution during spread throughout the world resulting in the emergence of many Spike protein variants, some of which appear to either evade antibody neutralization, transmit more efficiently, or potentially exhibit increased virulence. This raises significant concerns regarding the long-term efficacy of protection elicited after primary infection and/or from vaccines derived from single virus Spike (S) genotypes, as well as the efficacy of anti-S monoclonal antibody based therapeutics. Here, we used fully human polyclonal human IgG (SAB-185), derived from hyperimmunization of transchromosomic bovines with DNA plasmids encoding the SARS-CoV-2 Wa-1 strain S protein or purified ectodomain of S protein, to examine the neutralizing capacity of SAB-185 in vitro and the protective efficacy of passive SAB-185 antibody (Ab) transfer in vivo . The Ab preparation was tested for neutralization against five variant SARS-CoV-2 strains: Munich (Spike D614G), UK (B.1.1.7), Brazil (P.1) and SA (B.1.3.5) variants, and a variant isolated from a chronically infected immunocompromised patient (Spike Δ144-146). For the in vivo studies, we used a new human ACE2 (hACE2) transgenic Syrian hamster model that exhibits lethality after SARS-Cov-2 challenge and the Munich, UK, SA and Δ144-146 variants. SAB-185 neutralized each of the SARS-CoV-2 strains equivalently on Vero E6 cells, however, a control convalescent human serum sample was less effective at neutralizing the SA variant. In the hamster model, prophylactic SAB-185 treatment protected the hamsters from fatal disease and minimized clinical signs of infection. These results suggest that SAB-185 may be an effective treatment for patients infected with SARS CoV-2 variants.

Abstract SARS-CoV-2, the causative agent of COVID-19, emerged at the end of 2019 and by mid-June 2020, the virus has spread to at least 215 countries, caused more than 8,000,000 confirmed infections and over 450,000 deaths, and overwhelmed healthcare systems worldwide. Like SARS-CoV, which emerged in 2002 and caused a similar disease, SARS-CoV-2 is a betacoronavirus. Both viruses use human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) as a receptor to enter cells. However, the SARS-CoV-2 spike (S) glycoprotein has a novel insertion that generates a putative furin cleavage signal and this has been postulated to expand the host range. Two low passage (P) strains of SARS-CoV-2 (Wash1: P4 and Munich: P1) were cultured twice in Vero-E6 cells and characterized virologically. Sanger and MinION sequencing demonstrated significant deletions in the furin cleavage signal of Wash1: P6 and minor variants in the Munich: P3 strain. Cleavage of the S glycoprotein in SARS-CoV-2-infected Vero-E6 cell lysates was inefficient even when an intact furin cleavage signal was present. Indirect immunofluorescence demonstrated the S glycoprotein reached the cell surface. Since the S protein is a major antigenic target for the development of neutralizing antibodies we investigated the development of neutralizing antibody titers in serial serum samples obtained from COVID-19 human patients. These were comparable regardless of the presence of an intact or deleted furin cleavage signal. These studies illustrate the need to characterize virus stocks meticulously prior to performing either in vitro or in vivo pathogenesis studies.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants with amino-acid substitutions and deletions in spike protein (S) can reduce the effectiveness of monoclonal antibodies (mAbs) and may compromise immunity induced by vaccines. We report a polyclonal, fully human, anti-SARS-CoV-2 immunoglobulin produced in transchromosomic bovines (Tc-hIgG-SARS-CoV-2) hyperimmunized with two doses of plasmid DNA encoding the SARS-CoV-2 Wuhan strain S gene, followed by repeated immunization with S protein purified from insect cells. The resulting Tc-hIgG-SARS-CoV-2, termed SAB-185, efficiently neutralizes SARS-CoV-2, and vesicular stomatitis virus (VSV) SARS-CoV-2 chimeras in vitro . Neutralization potency was retained for S variants including S477N, E484K, and N501Y, substitutions present in recent variants of concern. In contrast to the ease of selection of escape variants with mAbs and convalescent human plasma, we were unable to isolate VSV-SARS-CoV-2 mutants resistant to Tc-hIgG-SARS-CoV-2 neutralization. This fully human immunoglobulin that potently inhibits SARS-CoV-2 infection may provide an effective therapeutic to combat COVID-19.

ABSTRACT Since SARS-CoV-2 emerged in late 2019, it spread from China to the rest of the world. An initial concern was the potential for vaccine- or antibody-enhanced disease (AED) as had been reported with other coronaviruses. To evaluate this, we first developed a ferret model by exposing ferrets to SARS-CoV-2 by either mucosal inoculation (intranasal/oral) or inhalation using a small particle aerosol. Mucosal inoculation caused a mild fever and weight loss that resolved quickly; inoculation via either route resulted in virus shedding detected in the nares, throat, and rectum for 7-10 days post-infection. To evaluate the potential for AED, we then inoculated groups of ferrets intravenously with 0.1, 0.5, or 1 mg/kg doses of a human polyclonal anti-SARS-CoV-2 IgG from hyper-immunized transchromosomic bovines (SAB-185). Twelve hours later, ferrets were challenged by mucosal inoculation with SARS-CoV-2. We found no significant differences in fever, weight loss, or viral shedding after infection between the three antibody groups or the controls. Signs of pathology in the lungs were noted in infected ferrets but no differences were found between control and antibody groups. The results of this study indicate that healthy, young adult ferrets of both sexes are a suitable model of mild COVID-19 and that low doses of specific IgG in SAB-185 are unlikely to enhance the disease caused by SARS-CoV-2.

Abstract Vaccines are urgently needed to combat the global coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, and testing of candidate vaccines in an appropriate non-human primate (NHP) model is a critical step in the process. Infection of African green monkeys (AGM) with a low passage human isolate of SARS-CoV-2 by aerosol or mucosal exposure resulted in mild clinical infection with a transient decrease in lung tidal volume. Imaging with human clinical-grade 18 F-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography ( 18 F-FDG PET) co-registered with computed tomography (CT) revealed pulmonary lesions at 4 days post-infection (dpi) that resolved over time. Infectious virus was shed from both respiratory and gastrointestinal (GI) tracts in all animals in a biphasic manner, first between 2-7 dpi followed by a recrudescence at 14-21 dpi. Viral RNA (vRNA) was found throughout both respiratory and gastrointestinal systems at necropsy with higher levels of vRNA found within the GI tract tissues. All animals seroconverted simultaneously for IgM and IgG, which has also been documented in human COVID-19 cases. Young AGM represent an excellent species to study mild/subclinical COVID-19 disease and have shed light on unknown aspects of long-term virus shedding. They are ideally suited for preclinical evaluation of candidate vaccines and therapeutic interventions. One Sentence Summary Subclinical infection of African green monkeys infected with SARS-CoV-2 results in prolonged shedding of infectious virus from both respiratory and gastrointestinal tracts.

The very low-density lipoprotein receptor (VLDLR) is comprised of eight LDLR type A (LA) domains and supports entry of distantly related Eastern equine encephalitis (EEEV) and Semliki Forest (SFV) alphaviruses. Here, by resolving multiple cryo-electron microscopy structures of EEEV-VLDLR complexes and performing mutagenesis and functional studies, we show that EEEV uses multiple sites (E1/E2 cleft and E2 A domain) to engage different LA domains simultaneously. However, no single LA domain is necessary or sufficient to support efficient EEEV infection, highlighting complexity in domain usage. Whereas all EEEV strains show conservation of two VLDLR binding sites, the EEEV PE-6 strain and other EEE complex members feature a single amino acid substitution that mediates binding of LA domains to an additional site on the E2 B domain. These structural and functional analyses informed the design of a minimal VLDLR decoy receptor that neutralizes EEEV infection and protects mice from lethal challenge.

ABSTRACT Venezuelan equine encephalitis virus (VEEV) is a positively-stranded RNA arbovirus of the genus Alphavirus that causes encephalitis in humans. Cynomolgus macaques are a relevant model of the human disease caused by VEEV and are useful in exploring pathogenic mechanisms and the host response to VEEV infection. Macaques were exposed to small-particle aerosols containing virus derived from an infectious clone of VEEV strain INH-9813, a subtype IC strain isolated from a human infection. VEEV-exposed macaques developed a biphasic fever after infection similar to that seen in humans. Maximum temperature deviation correlated with the inhaled dose, but fever duration did not. Neurological signs, suggestive of virus penetration into the CNS, were predominantly seen in the second febrile period. Electroencephalography data indicated a statistically significant decrease in all power bands and circadian index during the second febrile period that returned to normal after fever resolved. Intracranial pressure increased late in the second febrile period. On day 6 post-infection macaques had high levels of MCP-1 and IP-10 chemokines in the CNS, as well as a marked increase of T lymphocytes and activated microglia. More than four weeks after infection, viral genomic RNA was found in the brain, cerebrospinal fluid and cervical lymph nodes. Pro-inflammatory cytokines & chemokines, infiltrating leukocytes and pathological changes were seen in the CNS tissues of macaques euthanized at these times. These data are consistent with persistence of virus replication and/or genomic RNA and potentially, inflammatory sequelae in the central nervous system after resolution of acute VEEV disease.