The mosquito-borne Zika virus (ZIKV) is responsible for an explosive ongoing outbreak of febrile illness across the Americas. ZIKV was previously thought to cause only a mild, flu-like illness, but during the current outbreak, an association with Guillain–Barré syndrome and microcephaly in neonates has been detected. A previous study showed that ZIKV requires murine adaptation to generate reproducible murine disease. In our study, a low-passage Cambodian isolate caused disease and mortality in mice lacking the interferon (IFN) alpha receptor (A129 mice) in an age-dependent manner, but not in similarly aged immunocompetent mice. In A129 mice, viremia peaked at ∼10 7 plaque-forming units/mL by day 2 postinfection (PI) and reached high titers in the spleen by day 1. ZIKV was detected in the brain on day 3 PI and caused signs of neurologic disease, including tremors, by day 6. Robust replication was also noted in the testis. In this model, all mice infected at the youngest age (3 weeks) succumbed to illness by day 7 PI. Older mice (11 weeks) showed signs of illness, viremia, and weight loss but recovered starting on day 8. In addition, AG129 mice, which lack both type I and II IFN responses, supported similar infection kinetics to A129 mice, but with exaggerated disease signs. This characterization of an Asian lineage ZIKV strain in a murine model, and one of the few studies reporting a model of Zika disease and demonstrating age-dependent morbidity and mortality, could provide a platform for testing the efficacy of antivirals and vaccines.

There is an urgent need to identify antivirals to curtail the COVID-19 pandemic. Herein, we report the sensitivity of SARS-CoV-2 to recombinant human interferons α and β (IFNα/β). Treatment with IFN-α or IFN-β at a concentration of 50 international units (IU) per milliliter reduces viral titers by 3.4 log or over 4 log, respectively, in Vero cells. The EC50 of IFN-α and IFN-β treatment is 1.35 IU/ml and 0.76 IU/ml, respectively, in Vero cells. These results suggest that SARS-CoV-2 is more sensitive than many other human pathogenic viruses, including SARS-CoV. Overall, our results demonstrate the potential efficacy of human Type I IFN in suppressing SARS-CoV-2 infection, a finding which could inform future treatment options for COVID-19.

Abstract The historical outbreak of COVID-19 disease not only constitutes a global public health crisis, but also has a devastating social and economic impact. The disease is caused by a newly identified coronavirus, Severe Acute Respiratory Syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). There is an urgent need to identify antivirals to curtail the COVID-19 pandemic. Herein, we report the remarkable sensitivity of SARS-CoV-2 to recombinant human interferons α and β (IFNα/β). Treatment with IFN-α or IFN-β at a concentration of 50 international units (IU) per milliliter drastically reduce viral titers by 3.4 log or 4.5 log, respectively in Vero cells. The EC 50 of IFN-α and IFN-β treatment is 1.35 IU/ml and 0.76 IU/ml, respectively, in Vero cells. These results suggested that SARS-CoV-2 is more sensitive to many other human pathogenic viruses, including the SARS-CoV. Overall, our results demonstrate the potent efficacy of human Type I IFN in suppressing SARS-CoV-2 replication, a finding which could inform future treatment options for COVID-19.

Abstract The ongoing COVID-19 pandemic continues to pose a major public health burden around the world. The novel coronavirus, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has infected over one million people worldwide as of April, 2020, and has led to the deaths of nearly 300,000 people. No approved vaccines or treatments in the USA currently exist for COVID-19, so there is an urgent need to develop effective countermeasures. The IMPDH inhibitor merimepodib (MMPD) is an investigational antiviral drug that acts as a noncompetitive inhibitor of IMPDH. It has been demonstrated to suppress replication of a variety of emerging RNA viruses. We report here that MMPD suppresses SARS-CoV-2 replication in vitro. After overnight pretreatment of Vero cells with 10 μM of MMPD, viral titers were reduced by 4 logs of magnitude, while pretreatment for 4 hours resulted in a 3-log drop. The effect is dose-dependent, and concentrations as low as 3.3 μM significantly reduced viral titers when the cells were pretreated prior to infection. The results of this study provide evidence that MMPD may be a viable treatment option for COVID-19.

ABSTRACT We have previously reported that the SARS-CoV-2 neutralizing antibody, STI-2020, potently inhibits cytopathic effects of infection by genetically diverse clinical SARS-CoV-2 pandemic isolates in vitro, and has demonstrated efficacy in a hamster model of COVID-19 when administered by the intravenous route immediately following infection. We now have extended our in vivo studies of STI-2020 to include disease treatment efficacy, profiling of biodistribution of STI-2020 in mice when antibody is delivered intranasally (IN) or intravenously (IV), as well as pharmacokinetics in mice following IN antibody administration. Importantly, SARS-CoV-2-infected hamsters were treated with STI-2020 using these routes, and treatment effects on severity and duration of COVID-19-like disease in this model were evaluated. In SARS-CoV-2 infected hamsters, treatment with STI-2020 12 hours post-infection using the IN route led to a decrease in severity of clinical disease signs and a more robust recovery during 9 days of infection as compared to animals treated with an isotype control antibody. Treatment via the IV route using the same dose and timing regimen resulted in a decrease in the average number of consecutive days that infected animals experienced weight loss, shortening the duration of disease and allowing recovery to begin more rapidly in STI-2020 treated animals. Following IN administration in mice, STI-2020 was detected within 10 minutes in both lung tissue and lung lavage. The half-life of STI-2020 in lung tissue is approximately 25 hours. We are currently investigating the minimum effective dose of IN-delivered STI-2020 in the hamster model as well as establishing the relative benefit of delivering neutralizing antibodies by both IV and IN routes.

ABSTRACT SARS-CoV-2 neutralizing antibodies represent an important component of the ongoing search for effective treatment of and protection against COVID-19. We report here on the use of a naïve phage display antibody library to identify a panel of fully human SARS-CoV-2 neutralizing antibodies. Following functional profiling in vitro against an early pandemic isolate as well as a recently emerged isolate bearing the D614G Spike mutation, the clinical candidate antibody, STI-1499, and the affinity-engineered variant, STI-2020, were evaluated for in vivo efficacy in the Syrian golden hamster model of COVID-19. Both antibodies demonstrated potent protection against the pathogenic effects of the disease and a dose-dependent reduction of virus load in the lungs, reaching undetectable levels following a single dose of 500 micrograms of STI-2020. These data support continued development of these antibodies as therapeutics against COVID-19 and future use of this approach to address novel emerging pandemic disease threats.

SUMMARY The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic has created an urgent need for therapeutics that inhibit the SARS-CoV-2 virus and suppress the fulminant inflammation characteristic of advanced illness. Here, we describe the anti-COVID-19 potential of PTC299, an orally available compound that is a potent inhibitor of dihydroorotate dehydrogenase (DHODH), the rate-limiting enzyme of the de novo pyrimidine biosynthesis pathway. In tissue culture, PTC299 manifests robust, dose-dependent, and DHODH-dependent inhibition of SARS CoV-2 replication (EC 50 range, 2.0 to 31.6 nM) with a selectivity index >3,800. PTC299 also blocked replication of other RNA viruses, including Ebola virus. Consistent with known DHODH requirements for immunomodulatory cytokine production, PTC299 inhibited the production of interleukin (IL)-6, IL-17A (also called IL-17), IL-17F, and vascular endothelial growth factor (VEGF) in tissue culture models. The combination of anti-SARS-CoV-2 activity, cytokine inhibitory activity, and previously established favorable pharmacokinetic and human safety profiles render PTC299 a promising therapeutic for COVID-19.

Abstract The impact of SARS-CoV-2 on the olfactory pathway was studied over several time points using Syrian golden hamsters. We found an incomplete recovery of the olfactory sensory neurons, prolonged activation of glial cells in the olfactory bulb, and a decrease in the density of dendritic spines within the hippocampus. These data may be useful for elucidating the mechanism underlying long-lasting olfactory dysfunction and cognitive impairment as a post-acute COVID-19 syndrome.

Lassa virus (LASV), a mammarenavirus from Arenaviridae, is the causative agent of Lassa fever (LF) endemic in West Africa. Currently, there are no vaccines or antivirals approved for LF. The RNA-dependent RNA polymerases (RdRp) of RNA viruses are error-prone. As a negative-sense RNA virus, how LASV copes with errors in RNA synthesis and ensures optimal RNA replication are not well elucidated. LASV nucleoprotein (NP) contains a DEDDH 3'-to-5' exoribonuclease motif (ExoN), which is known to be essential for LASV evasion of the interferon response via its ability to degrade virus-derived double-stranded RNA. Herein, we present evidence that LASV NP ExoN has an additional function important for viral RNA replication. We rescued an ExoN-deficient LASV mutant (ExoN- rLASV) by using a reverse genetics system. Our data indicated that abrogation of NP ExoN led to impaired LASV growth and RNA replication in interferon-deficient cells as compared with wild-type rLASV. By utilizing PacBio Single Molecule, Real-Time (SMRT) long-read sequencing technology, we found that rLASV lacking ExoN activity was prone to producing aberrant viral genomic RNA with structural variations. In addition, NP ExoN deficiency enhanced LASV sensitivity to mutagenic nucleoside analogues in virus titration assay. Next-generation deep sequencing analysis showed increased single nucleotide substitution in ExoN- LASV RNA following mutagenic 5-flurouracil treatment. In conclusion, our study revealed that LASV NP ExoN is required for efficient viral RNA replication and mutation control. Among negative-sense RNA viruses, LASV NP is the first example that a viral protein, other than the RdRp, contributes to reduce errors in RNA replication and maintain genomic RNA integrity. These new findings promote our understanding of the basics of LASV infection and inform antiviral and vaccine development.

Abstract Ehrlichia chaffeensis evades innate host defenses by reprogramming the mononuclear phagocyte through mechanisms that involve exploitation of multiple evolutionarily conserved cellular signaling pathways including Notch. This immune evasion strategy is directed in part by tandem repeat protein (TRP) effectors. Specifically, the TRP120 effector activates and regulates Notch signaling through interactions with the Notch receptor and the negative regulator, F-Box and WD repeat domain-containing 7 (FBW7). However, the specific molecular interactions and motifs required for E. chaffeensis TRP120-Notch receptor interaction and activation have not been defined. To investigate the molecular basis of TRP120 Notch activation, we compared TRP120 with endogenous canonical/non-canonical Notch ligands and identified a short region of sequence homology within the tandem repeat (TR) domain. TRP120 was predicted to share biological function with Notch ligands, and a function-associated sequence in the TR domain was identified. To investigate TRP120-Notch receptor interactions, colocalization between TRP120 and endogenous Notch-1 was observed. Moreover, direct interactions between full length TRP120, the TRP120 TR domain containing the putative Notch ligand sequence, and the Notch receptor LBR were demonstrated. To molecularly define the TRP120 Notch activation motif, peptide mapping was used to identify an 11-amino acid short linear motif (SLiM) located within the TRP120 TR that activated Notch signaling and downstream gene expression. Peptide mutants of the Notch SLiM or anti-Notch SLiM antibody reduced or eliminated Notch activation and NICD nuclear translocation. This investigation reveals a novel molecularly defined pathogen encoded Notch SLiM mimetic that activates Notch signaling consistent with endogenous ligands. Importance E. chaffeensis infects and replicates in mononuclear phagocytes, but how it evades innate immune defenses of this indispensable primary innate immune cell is not well understood. This investigation reveals the molecular details of a ligand mimicry cellular reprogramming strategy that involves a short linear motif (SLiM) which enables E. chaffeensis to exploit host cell signaling to establish and maintain infection. E. chaffeensis TRP120 is a moonlighting effector that has been associated with cellular activation and other functions including ubiquitin ligase activity. Herein, we identify and demonstrate that a SLiM present within each tandem repeat of TRP120 activates Notch signaling. Notch is an evolutionarily conserved signaling pathway responsible for many cell functions including cell fate, development, and innate immunity. The proposed study is significant because it reveals the first molecularly defined pathogen encoded SLiM that appears to have evolved de novo to mimic endogenous Notch ligands. Understanding Notch activation during E. chaffeensis infection provides a model in which to study pathogen exploitation of signaling pathways and will be useful in developing molecularly-targeted countermeasures for inhibiting infection by a multitude of disease-causing pathogens that exploit cell signaling through molecular mimicry. Author Summary E. chaffeensis is a small, obligately intracellular, Gram-negative bacterium that has evolved cellular reprogramming strategies to subvert innate defenses of the mononuclear phagocyte. Ehrlichial TRP effectors interface with the host cell and are involved in pathogen-host interplay that facilitates exploitation and manipulation of cellular signaling pathways; however, the molecular interactions and functional outcomes are not well understood. This study provides molecular insight into a eukaryotic mimicry strategy whereby secreted effectors of obligately intracellular pathogens activate the evolutionarily conserved Notch signaling pathway through a short linear motif ligand mimetic to promote intracellular infection and survival.