SummaryBackgroundSevere acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants with a 382-nucleotide deletion (∆382) in the open reading frame 8 (ORF8) region of the genome have been detected in Singapore and other countries. We investigated the effect of this deletion on the clinical features of infection.MethodsWe retrospectively identified patients who had been screened for the ∆382 variant and recruited to the PROTECT study—a prospective observational cohort study conducted at seven public hospitals in Singapore. We collected clinical, laboratory, and radiological data from patients' electronic medical records and serial blood and respiratory samples taken during hospitalisation and after discharge. Individuals infected with the ∆382 variant were compared with those infected with wild-type SARS-CoV-2. Exact logistic regression was used to examine the association between the infection groups and the development of hypoxia requiring supplemental oxygen (an indicator of severe COVID-19, the primary endpoint). Follow-up for the study's primary endpoint is completed.FindingsBetween Jan 22 and March 21, 2020, 278 patients with PCR-confirmed SARS-CoV-2 infection were screened for the ∆382 deletion and 131 were enrolled onto the study, of whom 92 (70%) were infected with the wild-type virus, ten (8%) had a mix of wild-type and ∆382-variant viruses, and 29 (22%) had only the ∆382 variant. Development of hypoxia requiring supplemental oxygen was less frequent in the ∆382 variant group (0 [0%] of 29 patients) than in the wild-type only group (26 [28%] of 92; absolute difference 28% [95% CI 14–28]). After adjusting for age and presence of comorbidities, infection with the ∆382 variant only was associated with lower odds of developing hypoxia requiring supplemental oxygen (adjusted odds ratio 0·07 [95% CI 0·00–0·48]) compared with infection with wild-type virus only.InterpretationThe ∆382 variant of SARS-CoV-2 seems to be associated with a milder infection. The observed clinical effects of deletions in ORF8 could have implications for the development of treatments and vaccines.FundingNational Medical Research Council Singapore.

SummaryBackgroundThe cause of severe acute respiratory syndrome (SARS) has been identified as a new coronavirus. Whole genome sequence analysis of various isolates might provide an indication of potential strain differences of this new virus. Moreover, mutation analysis will help to develop effective vaccines.MethodsWe sequenced the entire SARS viral genome of cultured isolates from the index case (SIN2500) presenting in Singapore, from three primary contacts (SIN2774, SIN2748, and SIN2677), and one secondary contact (SIN2679). These sequences were compared with the isolates from Canada (TOR2), Hong Kong (CUHK-W1 and HKU39849), Hanoi (URBANI), Guangzhou (GZ01), and Beijing (BJ01, BJ02, BJ03, BJ04).FindingsWe identified 129 sequence variations among the 14 isolates, with 16 recurrent variant sequences. Common variant sequences at four loci define two distinct genotypes of the SARS virus. One genotype was linked with infections originating in Hotel M in Hong Kong, the second contained isolates from Hong Kong, Guangzhou, and Beijing with no association with Hotel M (p<0.0001). Moreover, other common sequence variants further distinguished the geographical origins of the isolates, especially between Singapore and Beijing.InterpretationDespite the recent onset of the SARS epidemic, genetic signatures are emerging that partition the worldwide SARS viral isolates into groups on the basis of contact source history and geography. These signatures can be used to trace sources of infection. In addition, a common variant associated with a non-conservative aminoacid change in the S1 region of the spike protein, suggests that immunological pressures might be starting to influence the evolution of the SARS virus in human populations.Published online May 9, 2003 http://image.thelancet.com/extras/03art4454web.pdf

Abstract Given the ongoing SARS-CoV-2 pandemic, identification of immunogenic targets against the coronavirus spike glycoprotein will provide crucial advances towards the development of sensitive diagnostic tools and potential vaccine candidate targets. In this study, using pools of overlapping linear B-cell peptides, we report two IgG immunodominant regions on SARS-CoV-2 spike glycoprotein that are recognised by sera from COVID-19 convalescent patients. Notably, one is specific to SARS-CoV-2, which is located in close proximity to the receptor binding domain. The other region, which is localised at the fusion peptide, could potentially function as a pan-SARS target. Functionally, antibody depletion assays demonstrate that antibodies targeting these immunodominant regions significantly alter virus neutralisation capacities. Taken together, identification and validation of these neutralising B-cell epitopes will provide insights towards the design of diagnostics and vaccine candidates against this high priority coronavirus.

BackgroundStudies have found different waning rates of neutralising antibodies compared with binding antibodies against SARS-CoV-2. The impact of neutralising antibody waning rate at the individual patient level on the longevity of immunity remains unknown. We aimed to investigate the peak levels and dynamics of neutralising antibody waning and IgG avidity maturation over time, and correlate this with clinical parameters, cytokines, and T-cell responses.MethodsWe did a longitudinal study of patients who had recovered from COVID-19 up to day 180 post-symptom onset by monitoring changes in neutralising antibody levels using a previously validated surrogate virus neutralisation test. Changes in antibody avidities and other immune markers at different convalescent stages were determined and correlated with clinical features. Using a machine learning algorithm, temporal change in neutralising antibody levels was classified into five groups and used to predict the longevity of neutralising antibody-mediated immunity.FindingsWe approached 517 patients for participation in the study, of whom 288 consented for outpatient follow-up and collection of serial blood samples. 164 patients were followed up and had adequate blood samples collected for analysis, with a total of 546 serum samples collected, including 128 blood samples taken up to 180 days post-symptom onset. We identified five distinctive patterns of neutralising antibody dynamics as follows: negative, individuals who did not, at our intervals of sampling, develop neutralising antibodies at the 30% inhibition level (19 [12%] of 164 patients); rapid waning, individuals who had varying levels of neutralising antibodies from around 20 days after symptom onset, but seroreverted in less than 180 days (44 [27%] of 164 patients); slow waning, individuals who remained neutralising antibody-positive at 180 days post-symptom onset (46 [28%] of 164 patients); persistent, although with varying peak neutralising antibody levels, these individuals had minimal neutralising antibody decay (52 [32%] of 164 patients); and delayed response, a small group that showed an unexpected increase of neutralising antibodies during late convalescence (at 90 or 180 days after symptom onset; three [2%] of 164 patients). Persistence of neutralising antibodies was associated with disease severity and sustained level of pro-inflammatory cytokines, chemokines, and growth factors. By contrast, T-cell responses were similar among the different neutralising antibody dynamics groups. On the basis of the different decay dynamics, we established a prediction algorithm that revealed a wide range of neutralising antibody longevity, varying from around 40 days to many decades.InterpretationNeutralising antibody response dynamics in patients who have recovered from COVID-19 vary greatly, and prediction of immune longevity can only be accurately determined at the individual level. Our findings emphasise the importance of public health and social measures in the ongoing pandemic outbreak response, and might have implications for longevity of immunity after vaccination.FundingNational Medical Research Council, Biomedical Research Council, and A*STAR, Singapore.

Chikungunya virus (CHIKV) infection induces arthralgia. The involvement of inflammatory cytokines and chemokines has been suggested, but very little is known about their secretion profile in CHIKV-infected patients.A case-control longitudinal study was performed that involved 30 adult patients with laboratory-confirmed Chikungunya fever. Their profiles of clinical disease, viral load, and immune mediators were investigated.When patients were segregated into high viral load and low viral load groups during the acute phase, those with high viremia had lymphopenia, lower levels of monocytes, neutrophilia, and signs of inflammation. The high viral load group was also characterized by a higher production of pro-inflammatory cytokines, such as interferon-α and interleukin (IL)-6, during the acute phase. As the disease progressed to the chronic phase, IL-17 became detectable. However, persistent arthralgia was associated with higher levels of IL-6 and granulocyte macrophage colony-stimulating factor, whereas patients who recovered fully had high levels of Eotaxin and hepatocyte growth factor.The level of CHIKV viremia during the acute phase determined specific patterns of pro-inflammatory cytokines, which were associated with disease severity. At the chronic phase, levels of IL-6, and granulocyte macrophage colony-stimulating factor found to be associated with persistent arthralgia provide a possible explanation for the etiology of arthralgia that plagues numerous CHIKV-infected patients.

Little is known about the immunopathogenesis of Chikungunya virus. Circulating levels of immune mediators and growth factors were analyzed from patients infected during the first Singaporean Chikungunya fever outbreak in early 2008 to establish biomarkers associated with infection and/or disease severity.Adult patients with laboratory-confirmed Chikungunya fever infection, who were referred to the Communicable Disease Centre/Tan Tock Seng Hospital during the period from January to February 2008, were included in this retrospective study. Plasma fractions were analyzed using a multiplex-microbead immunoassay. Among the patients, the most common clinical features were fever (100%), arthralgia (90%), rash (50%) and conjunctivitis (40%). Profiles of 30 cytokines, chemokines, and growth factors were able to discriminate the clinical forms of Chikungunya from healthy controls, with patients classified as non-severe and severe disease. Levels of 8 plasma cytokines and 4 growth factors were significantly elevated. Statistical analysis showed that an increase in IL-1beta, IL-6 and a decrease in RANTES were associated with disease severity.This is the first comprehensive report on the production of cytokines, chemokines, and growth factors during acute Chikungunya virus infection. Using these biomarkers, we were able to distinguish between mild disease and more severe forms of Chikungunya fever, thus enabling the identification of patients with poor prognosis and monitoring of the disease.

Abstract Chikungunya virus (CHIKV) is an alphavirus that causes chronic and incapacitating arthralgia in humans. To date, interactions between the immune system and the different stages of the virus life cycle remain poorly defined. We demonstrated for the first time that CHIKV Ags could be detected in vivo in the monocytes of acutely infected patients. Using in vitro experimental systems, whole blood and purified monocytes, we confirmed that monocytes could be infected and virus growth could be sustained. CHIKV interactions with monocytes, and with other blood leukocytes, induced a robust and rapid innate immune response with the production of specific chemokines and cytokines. In particular, high levels of IFN-α were produced rapidly after CHIKV incubation with monocytes. The identification of monocytes during the early phase of CHIKV infection in vivo is significant as infected monocyte/macrophage cells have been detected in the synovial tissues of chronically CHIKV-infected patients, and these cells may behave as the vehicles for virus dissemination. This may explain the persistence of joint symptoms despite the short duration of viremia. Our results provide a better understanding on the basic mechanisms of infection and early antiviral immune responses and will help in the development of future effective control strategies.

Abstract The ongoing SARS-CoV-2 pandemic demands rapid identification of immunogenic targets for the design of efficient vaccines and serological detection tools. In this report, using pools of overlapping linear peptides and functional assays, we present two immunodominant regions on the spike glycoprotein that were highly recognized by neutralizing antibodies in the sera of COVID-19 convalescent patients. One is highly specific to SARS-CoV-2, and the other is a potential pan-coronavirus target.

ABSTRACT The emergence of a SARS-CoV-2 variant with a point mutation in the spike (S) protein, D614G, has taken precedence over the original Wuhan isolate by May 2020. With an increased infection and transmission rate, it is imperative to determine whether antibodies induced against the D614 isolate may cross-neutralize against the G614 variant. In this report, profiling of the anti-SARS-CoV-2 humoral immunity reveals similar neutralization profiles against both S protein variants, albeit waning neutralizing antibody capacity at the later phase of infection. These findings provide further insights towards the validity of current immune-based interventions. IMPORTANCE Random mutations in the viral genome is a naturally occurring event that may lead to enhanced viral fitness and immunological resistance, while heavily impacting the validity of licensed therapeutics. A single point mutation from aspartic acid (D) to glycine (G) at position 614 of the SARS-CoV-2 spike (S) protein, termed D614G, has garnered global attention due to the observed increase in transmissibility and infection rate. Given that a majority of the developing antibody-mediated therapies and serological assays are based on the S antigen of the original Wuhan reference sequence, it is crucial to determine if humoral immunity acquired from the original SARS-CoV-2 isolate is able to induce cross-detection and cross-protection against the novel prevailing D614G variant.

Abstract SARS-CoV-2 is the novel coronavirus responsible for the current COVID-19 pandemic. Severe complications are observed only in a small proportion of infected patients but the cellular mechanisms underlying this progression are still unknown. Comprehensive flow cytometry of whole blood samples from 54 COVID-19 patients revealed a dramatic increase in the number of immature neutrophils. This increase strongly correlated with disease severity and was associated with elevated IL-6 and IP-10 levels, two key players in the cytokine storm. The most pronounced decrease in cell counts was observed for CD8 T-cells and VD2 γδ T-cells, which both exhibited increased differentiation and activation. ROC analysis revealed that the count ratio of immature neutrophils to CD8 or VD2 T-cells predicts pneumonia onset (0.9071) as well as hypoxia onset (0.8908) with high sensitivity and specificity. It would thus be a useful prognostic marker for preventive patient management and improved healthcare resource management.