SARS-CoV-2 variants with spike (S)-protein D614G mutations now predominate globally. We therefore compare the properties of the mutated S protein (SG614) with the original (SD614). We report here pseudoviruses carrying SG614 enter ACE2-expressing cells more efficiently than those with SD614. This increased entry correlates with less S1-domain shedding and higher S-protein incorporation into the virion. Similar results are obtained with virus-like particles produced with SARS-CoV-2 M, N, E, and S proteins. However, D614G does not alter S-protein binding to ACE2 or neutralization sensitivity of pseudoviruses. Thus, D614G may increase infectivity by assembling more functional S protein into the virion.

Although aerobic glycolysis (the Warburg effect) is a hallmark of cancer, key questions, including when, how, and why cancer cells become highly glycolytic, remain less clear. For a largely unknown regulatory mechanism, a rate-limiting glycolytic enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2) isoform is exclusively expressed in embryonic, proliferating, and tumor cells, and plays an essential role in tumor metabolism and growth. Because the receptor tyrosine kinase/PI3K/AKT/mammalian target of rapamycin (RTK/PI3K/AKT/mTOR) signaling cascade is a frequently altered pathway in cancer, we explored its potential role in cancer metabolism. We identified mTOR as a central activator of the Warburg effect by inducing PKM2 and other glycolytic enzymes under normoxic conditions. PKM2 level was augmented in mouse kidney tumors due to deficiency of tuberous sclerosis complex 2 and consequent mTOR activation, and was reduced in human cancer cells by mTOR suppression. mTOR up-regulation of PKM2 expression was through hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α)-mediated transcription activation, and c-Myc-heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs)-dependent regulation of PKM2 gene splicing. Disruption of PKM2 suppressed oncogenic mTOR-mediated tumorigenesis. Unlike normal cells, mTOR hyperactive cells were more sensitive to inhibition of mTOR or glycolysis. Dual suppression of mTOR and glycolysis synergistically blunted the proliferation and tumor development of mTOR hyperactive cells. Even though aerobic glycolysis is not required for breach of senescence for immortalization and transformation, the frequently deregulated mTOR signaling during multistep oncogenic processes could contribute to the development of the Warburg effect in many cancers. Components of the mTOR/HIF1α/Myc-hnRNPs/PKM2 glycolysis signaling network could be targeted for the treatment of cancer caused by an aberrant RTK/PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.

The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike (S) protein mediates infection of cells expressing angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). ACE2 is also the viral receptor of SARS-CoV (SARS-CoV-1), a related coronavirus that emerged in 2002-2003. Horseshoe bats (genus Rhinolophus ) are presumed to be the original reservoir of both viruses, and a SARS-like coronavirus, RaTG13, closely related SARS-CoV-2, has been isolated from one horseshoe-bat species. Here we characterize the ability of S-protein receptor-binding domains (RBDs) of SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, and RaTG13 to bind a range of ACE2 orthologs. We observed that the SARS-CoV-2 RBD bound human, pangolin, and horseshoe bat ( R. macrotis) ACE2 more efficiently than the SARS-CoV-1 or RaTG13 RBD. Only the RaTG13 RBD bound rodent ACE2 orthologs efficiently. Five mutations drawn from ACE2 orthologs of nine Rhinolophus species enhanced human ACE2 binding to the SARS-CoV-2 RBD and neutralization of SARS-CoV-2 by an immunoadhesin form of human ACE2 (ACE2-Fc). Two of these mutations impaired neutralization of SARS-CoV-1. An ACE2-Fc variant bearing all five mutations neutralized SARS-CoV-2 five-fold more efficiently than human ACE2-Fc. These data narrow the potential SARS-CoV-2 reservoir, suggest that SARS-CoV-1 and -2 originate from distinct bat species, and identify a more potently neutralizing form of ACE2-Fc.

Metastatic medullary thyroid cancer (MTC) is a rare but often aggressive thyroid malignancy with a 5-year survival rate of less than 40% and few effective therapeutic options. Adoptive T cell immunotherapy using chimeric antigen receptor (CAR)-modified T cells (CAR Ts) is showing encouraging results in the treatment of cancer, but development is challenged by the availability of suitable target antigens. We identified glial-derived neurotrophic factor (GDNF) family receptor alpha 4 (GFRα4) as a putative antigen target for CAR-based therapy of MTC. We show that GFRα4 is highly expressed in MTC, in parafollicular cells within the thyroid from which MTC originates, and in normal thymus. We isolated two single-chain variable fragments (scFvs) targeting GFRα4 isoforms a and b by antibody phage display. CARs bearing the CD3ζ and the CD137 costimulatory domains were constructed using these GFRα4-specific scFvs. GFRα4-specific CAR Ts trigger antigen-dependent cytotoxicity and cytokine production in vitro, and they are able to eliminate tumors derived from the MTC TT cell line in an immunodeficient mouse xenograft model of MTC. These data demonstrate the feasibility of targeting GFRα4 by CAR T and support this antigen as a promising target for adoptive T cell immunotherapy and other antibody-based therapies for MTC.

T-cell engaging bispecific antibodies present a promising strategy for cancer immunotherapy and numerous bispecific formats have been developed for retargeting cytolytic T cells toward tumor cells. To explore the therapeutic utility of T-cell engaging bispecific antibodies targeting the receptor tyrosine kinase ROR1, which is expressed by tumor cells of various hematologic and solid malignancies, we used a bispecific ROR1 x CD3 scFv-Fc format based on a heterodimeric and aglycosylated Fc domain designed for extended circulatory half-life and diminished systemic T-cell activation. A diverse panel of ROR1-targeting scFv derived from immune and naïve rabbit antibody repertoires was compared in this bispecific format for target-dependent T-cell recruitment and activation. A ROR1-targeting scFv with a membrane-proximal epitope, R11, revealed potent and selective antitumor activity in vitro and in vivo and emerged as a prime candidate for further preclinical and clinical studies. To elucidate the precise location and engagement of this membrane-proximal epitope, which is conserved between human and mouse ROR1, the three-dimensional structure of scFv R11 in complex with the kringle domain of ROR1 was determined by X-ray crystallography at 1.6-Å resolution.

CRISPR-edited murine B cells engineered to express human antibody variable chains proliferate, class switch, and secrete these antibodies in vaccinated mice. However, current strategies disrupt the heavy-chain locus, resulting in inefficient somatic hypermutation without functional affinity maturation. Here we show that recombined murine heavy- and kappa-variable genes can be directly and simultaneously overwritten, using Cas12a-mediated cuts at their 39-most J segments and 59 homology arms complementary to distal V segments. Cells edited in this way to express the HIV-1 broadly neutralizing antibodies 10-1074 or VRC26.25-y robustly hypermutated and generated potent neutralizing plasma in vaccinated recipient mice. 10-1074 variants isolated from these mice bound and neutralized HIV-1 envelope glycoprotein more efficiently than wild-type 10-1074 while maintaining or improving its already low polyreactivity and long in vivo half-life. We further validated this approach by generating substantially broader and more potent variants of the anti-SARS-CoV-2 antibodies ZCB11 and S309. Thus, B cells edited at their native loci affinity mature, facilitating development of broad, potent, and bioavailable antibodies and expanding the potential applications of engineered B cells.