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.

SARS Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) emerged in late 2019, leading to the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) pandemic that continues to cause significant global mortality in human populations. Given its sequence similarity to SARS-CoV, as well as related coronaviruses circulating in bats, SARS-CoV-2 is thought to have originated in Chiroptera species in China. However, whether the virus spread directly to humans or through an intermediate host is currently unclear, as is the potential for this virus to infect companion animals, livestock, and wildlife that could act as viral reservoirs. Using a combination of surrogate entry assays and live virus, we demonstrate that, in addition to human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), the Spike glycoprotein of SARS-CoV-2 has a broad host tropism for mammalian ACE2 receptors, despite divergence in the amino acids at the Spike receptor binding site on these proteins. Of the 22 different hosts we investigated, ACE2 proteins from dog, cat, and cattle were the most permissive to SARS-CoV-2, while bat and bird ACE2 proteins were the least efficiently used receptors. The absence of a significant tropism for any of the 3 genetically distinct bat ACE2 proteins we examined indicates that SARS-CoV-2 receptor usage likely shifted during zoonotic transmission from bats into people, possibly in an intermediate reservoir. Comparison of SARS-CoV-2 receptor usage to the related coronaviruses SARS-CoV and RaTG13 identified distinct tropisms, with the 2 human viruses being more closely aligned. Finally, using bioinformatics, structural data, and targeted mutagenesis, we identified amino acid residues within the Spike–ACE2 interface, which may have played a pivotal role in the emergence of SARS-CoV-2 in humans. The apparently broad tropism of SARS-CoV-2 at the point of viral entry confirms the potential risk of infection to a wide range of companion animals, livestock, and wildlife.

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 outbreak of bluetongue virus (BTV) serotype 8 (BTV-8) during 2006-2009 in Europe was the most costly epidemic of the virus in recorded history. In 2015, a BTV-8 strain re-emerged in France which has continued to circulate since then. To examine anecdotal reports of reduced pathogenicity and transmission efficiency, we investigated the infection kinetics of a 2007 UK BTV-8 strain alongside the re-emerging BTV-8 strain isolated from France in 2017. Two groups of eight BTV-naïve British mule sheep were inoculated with 5.75 log 10 TCID 50 ml −1 of either BTV-8 strain. BTV RNA was detected by 2 dpi in both groups with peak viremia occurring between 5-9 dpi. A significantly greater amount of BTV RNA was detected in sheep infected with the 2007 strain (6.0-8.8 log 10 genome copies mL −1 ) than the re-emerging BTV-8 strain (2.9-7.9 log 10 genome copies mL −1 ). All infected sheep developed BTV-specific antibodies by 9 dpi. BTV was isolated from 2 dpi to 12 dpi for 2007 BTV-8-inoculated sheep and from 5 to 10 dpi for sheep inoculated with the remerging BTV-8. In Culicoides sonorensis feeding on the sheep over the period 7-12 dpi, vector competence was significantly higher for the 2007 strain than the re-emerging strain. Both the proportion of animals showing moderate (as opposed to mild or no) clinical disease (6/8 vs 1/8) and the overall clinical scores (median 5.25 vs 3) were significantly higher in sheep infected with the 2007 strain, compared to those infected with the re-emerging strain. However, one sheep infected with the re-emerging strain was euthanized at 16 dpi having developed severe lameness. This highlights the potential of the re-emerging BTV-8 to still cause illness in naïve ruminants with concurrent costs to the livestock industry. Summary The re-emerging Bluetongue virus serotype 8 still presents a threat to naïve ruminants in Europe despite reduced virulence

ABSTRACT African swine fever virus causes a lethal hemorrhagic disease in domestic swine and wild boar for which currently licensed commercial vaccines are only available in Vietnam. Development of subunit vaccines is complicated by the lack of information on protective antigens as well as suitable delivery systems. Our previous work showed that a pool of eight African swine fever virus genes vectored using an adenovirus prime and modified vaccinia virus boost could prevent fatal disease after challenge with a virulent genotype I isolate of the virus. Here, we identify antigens within this pool of eight that are essential for the observed protection and demonstrate that adenovirus-prime followed by adenovirus-boost can also induce protective immune responses against genotype I African swine fever virus. Immunization with a pool of adenoviruses expressing individual African swine fever virus genes partially tailored to genotype II virus did not protect against challenge with genotype II Georgia 2007/1 strain, suggesting that different antigens may be required to induce cross-protection for genetically distinct viruses. IMPORTANCE African swine fever virus causes a lethal hemorrhagic disease in domestic pigs and has killed millions of animals across Europe and Asia since 2007. Development of safe and effective subunit vaccines against African swine fever has been problematic due to the complexity of the virus and a poor understanding of protective immunity. In a previous study, we demonstrated that a complex combination of eight different virus genes delivered using two different viral vector vaccine platforms protected domestic pigs from fatal disease. In this study, we show that three of the eight genes are required for protection and that one viral vector is sufficient, significantly reducing the complexity of the vaccine. Unfortunately, this combination did not protect against the current outbreak strain of African swine fever virus, suggesting that more work to identify immunogenic and protective viral proteins is required to develop a truly effective African swine fever vaccine.