Abstract Serological and plasmablast responses and plasmablast-derived IgG monoclonal antibodies (MAbs) have been analysed in three COVID-19 patients with different clinical severities. Potent humoral responses were detected within 3 weeks of onset of illness in all patients and the serological titre was elicited soon after or concomitantly with peripheral plasmablast response. An average of 13.7% and 13.0% of plasmablast-derived MAbs were reactive with virus spike glycoprotein or nucleocapsid, respectively. A subset of anti-spike (10 of 32) and over half of anti-nucleocapsid (19 of 35) antibodies cross-reacted with other betacoronaviruses tested and harboured extensive somatic mutations, indicative of an expansion of memory B cells upon SARS-CoV-2 infection. Fourteen of 32 anti-spike MAbs, including five anti-RBD, three anti-non-RBD S1 and six anti-S2, neutralised wild-type SARS-CoV-2 in independent assays. Anti-RBD MAbs were further grouped into four cross-inhibiting clusters, of which six antibodies from three separate clusters blocked the binding of RBD to ACE2 and five were neutralising. All ACE2-blocking anti-RBD antibodies were isolated from two patients with prolonged fever, which is compatible with substantial ACE2-blocking response in their sera. At last, the identification of non-competing pairs of neutralising antibodies would offer potential templates for the development of prophylactic and therapeutic agents against SARS-CoV-2.

Abstract The ability of acquired immune responses against SARS-CoV-2 to protect after subsequent exposure to emerging variants of concern (VOC) such as B1.1.7 and B1.351 is currently of high significance. Here, we use a hamster model of COVID-19 to show that prior infection with a strain representative of the original circulating lineage B of SARS-CoV-2 induces protection from clinical signs upon subsequent challenge with either B1.1.7 or B1.351 viruses, which recently emerged in the UK and South Africa, respectively. The results indicate that these emergent VOC may be unlikely to cause disease in individuals that are already immune due to prior infection, and this has positive implications for overall levels of infection and COVID-19 disease.

ABSTRACT Combinatorial antibody libraries not only effectively reduce antibody discovery to a numbers game, but enable documentation of the history of antibody responses in an individual. The SARS-CoV-2 pandemic has prompted a wider application of this technology to meet the public health challenge of pandemic threats in the modern era. Herein, we used a combinatorial human antibody library constructed 20 years before the COVID-19 pandemic to discover three highly potent antibodies that selectively bind SARS-CoV-2 spike protein and neutralize authentic SARS-CoV-2 virus. Compared to neutralizing antibodies from COVID-19 patients with generally low somatic hypermutation (SHM), these antibodies contain over 13-22 SHMs, many of which are involved in specific interactions in crystal structures with SARS-CoV-2 spike RBD. The identification of these somatically mutated antibodies in a pre-pandemic library raises intriguing questions about the origin and evolution of human immune responses to SARS-CoV-2.