Recent studies have provided insights into the pathogenesis of coronavirus disease 2019 (COVID-19)1–4. However, the longitudinal immunological correlates of disease outcome remain unclear. Here we serially analysed immune responses in 113 patients with moderate or severe COVID-19. Immune profiling revealed an overall increase in innate cell lineages, with a concomitant reduction in T cell number. An early elevation in cytokine levels was associated with worse disease outcomes. Following an early increase in cytokines, patients with moderate COVID-19 displayed a progressive reduction in type 1 (antiviral) and type 3 (antifungal) responses. By contrast, patients with severe COVID-19 maintained these elevated responses throughout the course of the disease. Moreover, severe COVID-19 was accompanied by an increase in multiple type 2 (anti-helminths) effectors, including interleukin-5 (IL-5), IL-13, immunoglobulin E and eosinophils. Unsupervised clustering analysis identified four immune signatures, representing growth factors (A), type-2/3 cytokines (B), mixed type-1/2/3 cytokines (C), and chemokines (D) that correlated with three distinct disease trajectories. The immune profiles of patients who recovered from moderate COVID-19 were enriched in tissue reparative growth factor signature A, whereas the profiles of those with who developed severe disease had elevated levels of all four signatures. Thus, we have identified a maladapted immune response profile associated with severe COVID-19 and poor clinical outcome, as well as early immune signatures that correlate with divergent disease trajectories. A longitudinal analysis of immune responses in patients with moderate or severe COVID-19 identifies a maladapted immune response profile linked to severe disease.

The recent spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) exemplifies the critical need for accurate and rapid diagnostic assays to prompt clinical and public health interventions. Currently, several quantitative reverse transcription–PCR (RT–qPCR) assays are being used by clinical, research and public health laboratories. However, it is currently unclear whether results from different tests are comparable. Our goal was to make independent evaluations of primer–probe sets used in four common SARS-CoV-2 diagnostic assays. From our comparisons of RT–qPCR analytical efficiency and sensitivity, we show that all primer–probe sets can be used to detect SARS-CoV-2 at 500 viral RNA copies per reaction. The exception for this is the RdRp-SARSr (Charité) confirmatory primer–probe set which has low sensitivity, probably due to a mismatch to circulating SARS-CoV-2 in the reverse primer. We did not find evidence for background amplification with pre-COVID-19 samples or recent SARS-CoV-2 evolution decreasing sensitivity. Our recommendation for SARS-CoV-2 diagnostic testing is to select an assay with high sensitivity and that is regionally used, to ease comparability between outcomes. This is a comparative analysis of the performance of the primer–probe sets from four open-source molecular diagnostic assays for SARS-CoV-2 recommended by the World Health Organization.

COVID-19 manifests with a wide spectrum of clinical phenotypes that are characterized by exaggerated and misdirected host immune responses1–6. Although pathological innate immune activation is well-documented in severe disease1, the effect of autoantibodies on disease progression is less well-defined. Here we use a high-throughput autoantibody discovery technique known as rapid extracellular antigen profiling7 to screen a cohort of 194 individuals infected with SARS-CoV-2, comprising 172 patients with COVID-19 and 22 healthcare workers with mild disease or asymptomatic infection, for autoantibodies against 2,770 extracellular and secreted proteins (members of the exoproteome). We found that patients with COVID-19 exhibit marked increases in autoantibody reactivities as compared to uninfected individuals, and show a high prevalence of autoantibodies against immunomodulatory proteins (including cytokines, chemokines, complement components and cell-surface proteins). We established that these autoantibodies perturb immune function and impair virological control by inhibiting immunoreceptor signalling and by altering peripheral immune cell composition, and found that mouse surrogates of these autoantibodies increase disease severity in a mouse model of SARS-CoV-2 infection. Our analysis of autoantibodies against tissue-associated antigens revealed associations with specific clinical characteristics. Our findings suggest a pathological role for exoproteome-directed autoantibodies in COVID-19, with diverse effects on immune functionality and associations with clinical outcomes. Rapid extracellular antigen profiling of a cohort of 194 individuals infected with SARS-CoV-2 uncovers diverse autoantibody responses that affect COVID-19 disease severity, progression and clinical and immunological characteristics.

BACKGROUND. The effects of the novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) in pregnancy remain relatively unknown. We present a case of second trimester pregnancy with symptomatic COVID-19 complicated by severe preeclampsia and placental abruption.

The recent emergence of the SARS-CoV-2 Omicron variant is raising concerns because of its increased transmissibility and its numerous spike mutations, which have the potential to evade neutralizing antibodies elicited by COVID-19 vaccines. Here we evaluated the effects of a heterologous BNT162b2 mRNA vaccine booster on the humoral immunity of participants who had received a two-dose regimen of CoronaVac, an inactivated vaccine used globally. We found that a heterologous CoronaVac prime vaccination of two doses followed by a BNT162b2 booster induces elevated virus-specific antibody levels and potent neutralization activity against the ancestral virus and the Delta variant, resembling the titers obtained after two doses of mRNA vaccines. Although neutralization of Omicron was undetectable in participants who had received a two-dose regimen of CoronaVac, the BNT162b2 booster resulted in a 1.4-fold increase in neutralization activity against Omicron compared with the two-dose mRNA vaccine. Despite this increase, neutralizing antibody titers were reduced by 7.1-fold and 3.6-fold for Omicron compared with the ancestral strain and the Delta variant, respectively. These findings have immediate implications for multiple countries that previously used a CoronaVac regimen and reinforce the idea that the Omicron variant is associated with immune escape from vaccines or infection-induced immunity, highlighting the global need for vaccine boosters to combat the impact of emerging variants.

The novel coronavirus SARS-CoV-2 was first detected in the Pacific Northwest region of the United States in January 2020, with subsequent COVID-19 outbreaks detected in all 50 states by early March. To uncover the sources of SARS-CoV-2 introductions and patterns of spread within the United States, we sequenced nine viral genomes from early reported COVID-19 patients in Connecticut. Our phylogenetic analysis places the majority of these genomes with viruses sequenced from Washington state. By coupling our genomic data with domestic and international travel patterns, we show that early SARS-CoV-2 transmission in Connecticut was likely driven by domestic introductions. Moreover, the risk of domestic importation to Connecticut exceeded that of international importation by mid-March regardless of our estimated effects of federal travel restrictions. This study provides evidence of widespread sustained transmission of SARS-CoV-2 within the United States and highlights the critical need for local surveillance.

BackgroundScaling SARS-CoV-2 testing to meet demands of safe reopenings continues to be plagued by assay costs and supply chain shortages. In response, we developed SalivaDirect, which received Emergency Use Authorization (EUA) from the U.S. Food and Drug Administration (FDA).MethodsWe simplified our saliva-based diagnostic test by (1) not requiring collection tubes with preservatives, (2) replacing nucleic acid extraction with a simple enzymatic and heating step, and (3) testing specimens with a dualplex qRT-PCR assay. Moreover, we validated SalivaDirect with reagents and instruments from multiple vendors to minimize supply chain issues.FindingsFrom our hospital cohort, we show a high positive agreement (94%) between saliva tested with SalivaDirect and nasopharyngeal swabs tested with a commercial qRT-PCR kit. In partnership with the National Basketball Association (NBA) and National Basketball Players Association (NBPA), we tested 3,779 saliva specimens from healthy individuals and detected low rates of invalid (0.3%) and false-positive (<0.05%) results.ConclusionsWe demonstrate that saliva is a valid alternative to swabs for SARS-CoV-2 screening and that SalivaDirect can make large-scale testing more accessible and affordable. Uniquely, we can designate other laboratories to use our sensitive, flexible, and simplified platform under our EUA (https://publichealth.yale.edu/salivadirect/).FundingThis study was funded by the NBA and NBPA (N.D.G.), the Huffman Family Donor Advised Fund (N.D.G.), a Fast Grant from Emergent Ventures at the Mercatus Center at George Mason University (N.D.G.), the Yale Institute for Global Health (N.D.G.), and the Beatrice Kleinberg Neuwirth Fund (A.I.K.). C.B.F.V. is supported by NWO Rubicon 019.181EN.004.

Recent studies have provided insights into innate and adaptive immune dynamics in coronavirus disease 2019 (COVID-19). However, the exact features of antibody responses that govern COVID-19 disease outcomes remain unclear. In this study, we analyzed humoral immune responses in 229 patients with asymptomatic, mild, moderate and severe COVID-19 over time to probe the nature of antibody responses in disease severity and mortality. We observed a correlation between anti-spike (S) immunoglobulin G (IgG) levels, length of hospitalization and clinical parameters associated with worse clinical progression. Although high anti-S IgG levels correlated with worse disease severity, such correlation was time dependent. Deceased patients did not have higher overall humoral response than discharged patients. However, they mounted a robust, yet delayed, response, measured by anti-S, anti-receptor-binding domain IgG and neutralizing antibody (NAb) levels compared to survivors. Delayed seroconversion kinetics correlated with impaired viral control in deceased patients. Finally, although sera from 85% of patients displayed some neutralization capacity during their disease course, NAb generation before 14 d of disease onset emerged as a key factor for recovery. These data indicate that COVID-19 mortality does not correlate with the cross-sectional antiviral antibody levels per se but, rather, with the delayed kinetics of NAb production. A longitudinal analysis of humoral immune responses in patients with COVID-19 with varying disease severities reveals that mortality does not correlate with antiviral antibody levels but, instead, with slower seroconversion.

One third of COVID-19 patients develop significant neurological symptoms, yet SARS-CoV-2 is rarely detected in central nervous system (CNS) tissue, suggesting a potential role for parainfectious processes, including neuroimmune responses. We therefore examined immune parameters in cerebrospinal fluid (CSF) and blood samples from a cohort of patients with COVID-19 and significant neurological complications. We found divergent immunological responses in the CNS compartment, including increased levels of IL-12 and IL-12-associated innate and adaptive immune cell activation. Moreover, we found increased proportions of B cells in the CSF relative to the periphery and evidence of clonal expansion of CSF B cells, suggesting a divergent intrathecal humoral response to SARS-CoV-2. Indeed, all COVID-19 cases examined had anti-SARS-CoV-2 IgG antibodies in the CSF whose target epitopes diverged from serum antibodies. We directly examined whether CSF resident antibodies target self-antigens and found a significant burden of CNS autoimmunity, with the CSF from most patients recognizing neural self-antigens. Finally, we produced a panel of monoclonal antibodies from patients' CSF and show that these target both anti-viral and anti-neural antigens-including one mAb specific for the spike protein that also recognizes neural tissue. This exploratory immune survey reveals evidence of a compartmentalized and self-reactive immune response in the CNS meriting a more systematic evaluation of neurologically impaired COVID-19 patients.

Abstract The current RT-qPCR assay recommended for SARS-CoV-2 testing in the United States requires analysis of three genomic targets per sample: two viral and one host. To simplify testing and reduce the volume of required reagents, we developed a multiplex RT-qPCR assay to detect SARS-CoV-2 in a single reaction. We used existing N1, N2, and RP primer and probe sets by the CDC, but substituted fluorophores to allow multiplexing of the assay. The cycle threshold (Ct) values of our multiplex RT-qPCR were comparable to those obtained by the singleplex assay adapted for research purposes. Low copies (>500 copies / reaction) of SARS-CoV-2 RNA were consistently detected by the multiplex RT-qPCR. Our novel multiplex RT-qPCR improves upon current singleplex diagnostics by saving reagents, costs, time and labor.