ABSTRACT SARS-CoV-2 Spike-specific antibodies contribute the majority of the neutralizing activity in most convalescent human sera. Two SARS-CoV-2 variants, N501Y.V1 (also known as B.1.1.7 lineage or VOC-202012/01) and N501Y.V2 (B.1.351 lineage), reported from the United Kingdom and South Africa, contain several mutations in the receptor binding domain of Spike and are of particular concern. To address the infectivity and neutralization escape phenotypes potentially caused by these mutations, we used SARS-CoV-2 pseudovirus system to compare the viral infectivity, as well as the neutralization activities of convalescent sera and monoclonal antibodies (mAbs) against SARS-CoV-2 variants. Our results showed that N501Y Variant 1 and Variant 2 increase viral infectivity compared to the reference strain (wild-type, WT) in vitro . At 8 months after symptom onset, 17 serum samples of 20 participants (85%) retaining titers of ID 50 >40 against WT pseudovirus, whereas the NAb titers of 8 samples (40%) and 18 samples (90%) decreased below the threshold against N501Y.V1 and N501Y.V2, respectively. In addition, both N501Y Variant 1 and Variant 2 reduced neutralization sensitivity to most (6/8) mAbs tested, while N501Y.V2 even abrogated neutralizing activity of two mAbs. Taken together the results suggest that N501Y.V1 and N501Y.V2 reduce neutralization sensitivity to some convalescent sera and mAbs.

Abstract Neutralizing antibodies (Abs) have been considered as promising therapeutics for the prevention and treatment of pathogens. After the outbreak of COVID-19, potent neutralizing Abs to SARS-CoV-2 were promptly developed, and a few of those neutralizing Abs are being tested in clinical studies. However, there were few methodologies detailly reported on how to rapidly and efficiently generate neutralizing Abs of interest. Here, we present a strategically optimized method for precisive screening of neutralizing monoclonal antibodies (mAbs), which enabled us to identify SARS-CoV-2 receptor-binding domain (RBD) specific Abs within 4 days, followed by another 2 days for neutralization activity evaluation. By applying the screening system, we obtained 198 Abs against the RBD of SARS-CoV-2. Excitingly, we found that approximately 50% (96/198) of them were candidate neutralizing Abs in a preliminary screening of SARS-CoV-2 pseudovirus and 20 of these 96 neutralizing Abs were confirmed with high potency. Furthermore, 2 mAbs with the highest neutralizing potency were identified to block authentic SARS-CoV-2 with the half-maximal inhibitory concentration (IC50) at concentrations of 9.88 ng/ml and 11.13 ng/ml. In this report, we demonstrated that the optimized neutralizing Abs screening system is useful for the rapid and efficient discovery of potent neutralizing Abs against SARS-CoV-2. Our study provides a methodology for the generation of preventive and therapeutic antibody drugs for emerging infectious diseases.

Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). The Spike protein that mediates coronavirus entry into host cells is a major target for COVID-19 vaccines and antibody therapeutics. However, multiple variants of SARS-CoV-2 have emerged, which may potentially compromise vaccine effectiveness. Using a pseudovirus-based assay, we evaluated SARS-CoV-2 cell entry mediated by the viral Spike B.1.617 and B.1.1.7 variants. We also compared the neutralization ability of monoclonal antibodies from convalescent sera and neutralizing antibodies (NAbs) elicited by CoronaVac (inactivated vaccine) and ZF2001 (RBD-subunit vaccine) against B.1.617 and B.1.1.7 variants. Our results showed that, compared to D614G and B.1.1.7 variants, B.1.617 shows enhanced viral entry and membrane fusion, as well as more resistant to antibody neutralization. These findings have important implications for understanding viral infectivity and for immunization policy against SARS-CoV-2 variants.

ABSTRACT Despite the growing knowledge of T cell responses and their epitopes in COVID-19 patients, there is a lack of detailed characterizations for T cell-antigen interactions and T cell functions. Using a peptide library predicted with HLA class I-restriction, specific CD8 + T cell responses were identified in over 75% of COVID-19 convalescent patients. Among the 15 SARS-CoV-2 epitopes identified from the S and N proteins, N 361-369 (KTFPPTEPK) was the most dominant epitope. Importantly, we discovered 2 N 361-369 -specific T cell receptors (TCRs) with high functional avidity, and they exhibited complementary cross-reactivity to reported N 361-369 mutant variants. In dendritic cells (DCs) and the lung organoid model, we found that the N 361-369 epitope could be processed and endogenously presented to elicit the activation and cytotoxicity of CD8 + T cells ex vivo . Our study evidenced potential mechanisms of cellular immunity to SARS-CoV-2, illuminating natural ways of viral clearance with high relevancy in the vaccine development.

Abstract The spread of SARS-CoV-2 confers a serious threat to the public health without effective intervention strategies 1–3 . Its variant carrying mutated Spike (S) protein D614G (S D614G ) has become the most prevalent form in the current global pandemic 4,5 . We have identified a large panel of potential neutralizing antibodies (NAbs) targeting the receptor-binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 S 6 . Here, we focused on the top 20 potential NAbs for the mechanism study. Of them, the top 4 NAbs could individually neutralize both authentic SARS-CoV-2 and S D614G pseudovirus efficiently. Our epitope mapping revealed that 16/20 potent NAbs overlapped the same steric epitope. Excitingly, we found that one of these potent NAbs (58G6) exclusively bound to a linear epitope on S-RBD (termed as 58G6e), and the interaction of 58G6e and the recombinant ACE2 could be blocked by 58G6. We confirmed that 58G6e represented a key site of vulnerability on S-RBD and it could positively react with COVID-19 convalescent patients’ plasma. We are the first, as far as we know, to provide direct evidences of a linear epitope that can be recognized by a potent NAb against SARS-CoV-2 S-RBD. This study paves the way for the applications of these NAbs and the potential safe and effective vaccine design.

Abstract Neutralizing antibodies (NAbs) can prevent and treat infections caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). However, continuously emerging variants, such as Omicron, have significantly reduced the potency of most known NAbs. The selection of NAbs with broad neutralizing activities and the identification of conserved critical epitopes are still urgently needed. Here, we identified an extremely potent antibody (55A8) by single B-cell sorting from convalescent SARS-CoV-2-infected patients that recognized the receptor-binding domain (RBD) in the SARS-CoV-2 spike (S) protein. 55A8 could bind to wild-type SARS-CoV-2, Omicron BA.1 and Omicron BA.2 simultaneously with 58G6, a NAb previously identified by our group. Importantly, an antibody cocktail containing 55A8 and 58G6 (2-cocktail) showed synergetic neutralizing activity with a half-maximal inhibitory concentration (IC 50 ) in the picomolar range in vitro and prophylactic efficacy in hamsters challenged with Omicron (BA.1) through intranasal delivery at an extraordinarily low dosage (25 μg of each antibody daily) at 3 days post-infection. Structural analysis by cryo-electron microscopy (cryo-EM) revealed that 55A8 is a Class III NAb that recognizes a highly conserved epitope. It could block angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) binding to the RBD in the S protein trimer via steric hindrance. The epitopes in the RBD recognized by 55A8 and 58G6 were found to be different and complementary, which could explain the synergetic mechanism of these two NAbs. Our findings not only provide a potential antibody cocktail for clinical use against infection with current SARS-CoV-2 strains and future variants but also identify critical epitope information for the development of better antiviral agents.

Abstract Accumulating mutations in the SARS-CoV-2 Spike (S) protein can increase the possibility of immune escape, challenging the present COVID-19 prophylaxis and clinical interventions. Here, 3 receptor binding domain (RBD) specific monoclonal antibodies (mAbs), 58G6, 510A5 and 13G9, with high neutralizing potency blocking authentic SARS-CoV-2 virus displayed remarkable efficacy against authentic B.1.351 virus. Each of these 3 mAbs in combination with one neutralizing Ab recognizing non-competing epitope exhibited synergistic effect against authentic SARS-CoV-2 virus. Surprisingly, structural analysis revealed that 58G6 and 13G9, encoded by the IGHV1-58 and the IGKV3-20 germline genes, both recognized the steric region S 470-495 on the RBD, overlapping the E484K mutation presented in B.1.351. Also, 58G6 directly bound to another region S 450-458 in the RBD. Significantly, 58G6 and 510A5 both demonstrated prophylactic efficacy against authentic SARS-CoV-2 and B.1.351 viruses in the transgenic mice expressing human ACE2 (hACE2), protecting weight loss and reducing virus loads. These 2 ultrapotent neutralizing Abs can be promising candidates to fulfill the urgent needs for the prolonged COVID-19 pandemic.

Abstract Background Chemokine (C-C motif) receptor 8 (CCR8) is a chemokine receptor selectively expressed on tumor-infiltrating regulatory T cells (Tregs). Strong immunosuppression mediated by CCR8 + Tregs observed in breast and lung malignancies suggest for their functional significance in cancer therapy. To date, detailed characterization of tumor-infiltrating CCR8 + Tregs cells in colorectal cancer (CRC) is limited. Methods To study the presence and functional involvement of CCR8 + Tregs in CRC, we analyzed the proportions of CCR8-expressing T cells in different T cell subsets in tumor and adjacent normal tissues and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from CRC patients by Flow cytometry. Also, we compared the distribution of CCR8 + T cells in malignant tissues and peripheral lymphoid organs from a subcutaneous CRC murine model. Bioinformatic analysis was performed to address the significance of CCR8 expression levels in CRC prognosis, immune regulatory gene expression profiles and potential molecular mechanisms associated with CCR8 + Tregs in CRC tumors. Further, we administrated an anti-CCR8 monoclonal antibody to CT26 tumor-bearing mice and examined the antitumor activity of CCR8-targeted therapy both in vivo and in an ex vivo confirmative model. Results Here, we showed that Tregs was predominantly presented in the tumors of CRC patients (13.4 ± 5.8, p < 0.0001) and the CRC subcutaneous murine model (35.0 ± 2.6, p < 0.0001). CCR8 was found to be preferentially expressed on these tumor-infiltrating Tregs (CRC patients: 63.6 ± 16.0, p < 0.0001; CRC murine model: 65.3 ± 9.5, p < 0.0001), which correlated with poor survival. We found that majority of the CCR8 + Tregs expressed activation markers and exhibited strong suppressive functions. Treatment with anti-CCR8 antibody hampered the growth of subcutaneous CRC tumor through effectively restoring the anti-tumor immunity of CD4 + conventional T cells (CD4 + T convs ) and CD8 + T cells, which was confirmed in the ex vivo examinations. Conclusions Collectively, these findings illustrate the importance of CCR8 + Tregs for an immunosuppressive microenvironment in CRC tumors by functional inhibition of CD4 + T convs and CD8 + T cells, and suggest for the applicable value of CCR8-targeted therapy for CRC.