Abstract There is need for effective and affordable vaccines against SARS-CoV-2 to tackle the ongoing pandemic. In this study, we describe a protein nanoparticle vaccine against SARS-CoV-2. The vaccine is based on the display of coronavirus spike glycoprotein receptor-binding domain (RBD) on a synthetic virus-like particle (VLP) platform, SpyCatcher003-mi3, using SpyTag/SpyCatcher technology. Low doses of RBD-SpyVLP in a prime-boost regimen induce a strong neutralising antibody response in mice and pigs that is superior to convalescent human sera. We evaluate antibody quality using ACE2 blocking and neutralisation of cell infection by pseudovirus or wild-type SARS-CoV-2. Using competition assays with a monoclonal antibody panel, we show that RBD-SpyVLP induces a polyclonal antibody response that recognises key epitopes on the RBD, reducing the likelihood of selecting neutralisation-escape mutants. Moreover, RBD-SpyVLP is thermostable and can be lyophilised without losing immunogenicity, to facilitate global distribution and reduce cold-chain dependence. The data suggests that RBD-SpyVLP provides strong potential to address clinical and logistic challenges of the COVID-19 pandemic.

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 There is dire need for an effective and affordable vaccine against SARS-CoV-2 to tackle the ongoing pandemic. In this study, we describe a modular virus-like particle vaccine candidate displaying the SARS-CoV-2 spike glycoprotein receptor-binding domain (RBD) using SpyTag/SpyCatcher technology (RBD-SpyVLP). Low doses of RBD-SpyVLP in a prime-boost regimen induced a strong neutralising antibody response in mice and pigs that was superior to convalescent human sera. We evaluated antibody quality using ACE2 blocking and neutralisation of cell infection by pseudovirus or wild-type SARS-CoV-2. Using competition assays with a monoclonal antibody panel, we showed that RBD-SpyVLP induced a polyclonal antibody response that recognised all key epitopes on the RBD, reducing the likelihood of selecting neutralisation-escape mutants. The induction of potent and polyclonal antibody responses by RBD-SpyVLP provides strong potential to address clinical and logistic challenges of the COVID-19 pandemic. Moreover, RBD-SpyVLP is highly resilient, thermostable and can be lyophilised without losing immunogenicity, to facilitate global distribution and reduce cold-chain dependence.

SUMMARY The COVID-19 pandemic, caused by SARS-CoV-2 coronavirus, is a global health issue with unprecedented challenges for public health. SARS-CoV-2 primarily infects cells of the respiratory tract, via Spike glycoprotein binding angiotensin-converting enzyme (ACE2). Circadian rhythms coordinate an organism’s response to its environment and can regulate host susceptibility to virus infection. We demonstrate a circadian regulation of ACE2 in lung epithelial cells and show that silencing BMAL1 or treatment with a synthetic REV-ERB agonist SR9009 reduces ACE2 expression and inhibits SARS-CoV-2 entry. Treating infected cells with SR9009 limits viral replication and secretion of infectious particles, showing that post-entry steps in the viral life cycle are influenced by the circadian system. Transcriptome analysis revealed that Bmal1 silencing induced a wide spectrum of interferon stimulated genes in Calu-3 lung epithelial cells, providing a mechanism for the circadian pathway to dampen SARS-CoV-2 infection. Our study suggests new approaches to understand and improve therapeutic targeting of SARS-CoV-2.

Outbreaks of Ebolaviruses, such as Sudanvirus (SUDV) in Uganda in 2022, demonstrate that species other than the Zaire ebolavirus (EBOV), which is currently the sole virus represented in current licensed vaccines, remain a major threat to global health. There is a pressing need to develop effective pan-species vaccines and novel monoclonal antibody-based therapeutics for Ebolavirus disease. In response to recent outbreaks, the two dose, heterologous Ad26.ZEBOV/MVA-BN-Filo vaccine regimen was developed and was tested in a large phase II clinical trial (EBL2001) as part of the EBOVAC2 consortium. Here, we perform bulk sequencing of the variable heavy chain (VH) of B cell receptors (BCR) in forty participants from the EBL2001 trial in order to characterize the BCR repertoire in response to vaccination with Ad26.ZEBOV/MVA-BN-Filo. We develop a comprehensive database, EBOV-AbDab, of publicly available Ebolavirus-specific antibody sequences. We then use our database to predict the antigen-specific component of the vaccinee repertoires. Our results show striking convergence in VH germline gene usage across participants following the MVA-BN-Filo dose, and provide further evidence of the role of IGHV3–15 and IGHV3–13 antibodies in the B cell response to Ebolavirus glycoprotein. Furthermore, we found that previously described Ebola-specific mAb sequences present in EBOV-AbDab were sufficient to describe at least one of the ten most expanded BCR clonotypes in more than two thirds of our cohort of vaccinees following the boost, providing proof of principle for the utility of computational mining of immune repertoires.

The majority of antibodies induced by influenza neuraminidase (NA), like those against hemagglutinin (HA), are relatively specific to viruses isolated within a limited time-window as seen in serological studies and the analysis of many murine monoclonal antibodies. We report three broadly reactive human monoclonal antibodies (mAbs) targeting N1 NA. Two were isolated from a young adult vaccinated with trivalent influenza vaccine (TIV), which inhibited N1 NA from viruses isolated from human over a period of a hundred years. The third antibody isolated from a child with acute mild H7N9 infection inhibited both group 1 N1 and group 2 N9 NAs. In addition, the antibodies cross-inhibited the N1 NAs of highly pathogenic avian H5N1 influenza viruses. These antibodies are protective in prophylaxis against seasonal H1N1 viruses in mice. This study demonstrates that human antibodies to N1 NA with exceptional cross-reactivity can be recalled by vaccination and highlights the importance of standardizing the NA antigen in seasonal vaccines to offer optimal protection.Importance Antibodies to the influenza NA can provide protection against influenza disease. Analysis of human antibodies to NA lags behind that for HA. We show that human monoclonal antibodies against NA induced by vaccination and infection can be very broadly reactive and able to inhibit a wide spectrum of N1 NAs between 1918 and 2018. This suggests that antibodies to NA may be a useful therapy, and that efficacy of influenza vaccines could be enhanced by ensuring appropriate content of NA antigen.Highlights of the paper

Ebolavirus disease (EVD) is caused by multiple species of

A non-replicating form of pseudotyped influenza virus, inactivated by suppression of the hemagglutinin signal sequence (S-FLU), can act as a broadly protective vaccine. S-FLU can infect for a single round only, and induces heterotypic protection predominantly through activation of cross-reactive T cells in the lung. Unlike the licensed live attenuated virus, it cannot reassort a pandemic HA into seasonal influenza. Here we present data on four new forms of S-FLU coated with the H7 hemagglutinins from A/Anhui/1/2013 and A/Shanghai/1/2013, H7N9 viruses that emerged recently in China, and A/Netherlands/219/2003 and A/New York/107/2003. We show that vaccination in the lung induced a strong local CD8 T cell response and protected against heterosubtypic X31 (H3N2) virus and highly virulent PR8 (H1N1), but not influenza B virus. Lung vaccination also induced a strong neutralising antibody response to the encoded neuraminidase. If given at higher dose in the periphery, H7 S-FLU induced a specific neutralising antibody response to H7 hemagglutinin coating the particle. Polyvalent vaccination with mixed H7 S-FLU induced a broadly neutralising antibody response to all four H7 strains. S-FLU is a versatile vaccine candidate that could be rapidly mobilized ahead of a new pandemic threat.