The mode of acquisition and causes for the variable clinical spectrum of coronavirus disease 2019 (COVID-19) remain unknown. We utilized a reverse genetics system to generate a GFP reporter virus to explore severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pathogenesis and a luciferase reporter virus to demonstrate sera collected from SARS and COVID-19 patients exhibited limited cross-CoV neutralization. High-sensitivity RNA in situ mapping revealed the highest angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) expression in the nose with decreasing expression throughout the lower respiratory tract, paralleled by a striking gradient of SARS-CoV-2 infection in proximal (high) versus distal (low) pulmonary epithelial cultures. COVID-19 autopsied lung studies identified focal disease and, congruent with culture data, SARS-CoV-2-infected ciliated and type 2 pneumocyte cells in airway and alveolar regions, respectively. These findings highlight the nasal susceptibility to SARS-CoV-2 with likely subsequent aspiration-mediated virus seeding to the lung in SARS-CoV-2 pathogenesis. These reagents provide a foundation for investigations into virus-host interactions in protective immunity, host susceptibility, and virus pathogenesis.

The latent HIV-1 reservoir represents a major barrier to curing patients with HIV-1 infection, and now in vivo evidence is presented that vorinostat can disrupt proviral latency of HIV-1. A major barrier to achieving a cure in patients infected with HIV-1 is the ability of the HIV genome to integrate into the DNA of resting CD4+ T cells and adopt a state of latency, evading both immune detection and pharmaceutical attack. It was shown previously that induction of virus gene expression in latently HIV-1-infected cells can be achieved in vitro with histone deacetylase inhibitors such as vorinostat, a drug used to treat cutaneous lymphoma. In this study, the authors report the first in vivo evidence that vorinostat can disrupt proviral latency of HIV-1. Vorinostat has some toxic effects that would need to be considered when assessing the risks and benefits of attempts to eradicate HIV infection using this or similar drugs. Despite antiretroviral therapy, proviral latency of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) remains a principal obstacle to curing the infection1. Inducing the expression of latent genomes within resting CD4+ T cells is the primary strategy to clear this reservoir2,3. Although histone deacetylase inhibitors such as suberoylanilide hydroxamic acid (also known as vorinostat, VOR) can disrupt HIV-1 latency in vitro4,5,6, the utility of this approach has never been directly proven in a translational clinical study of HIV-infected patients. Here we isolated the circulating resting CD4+ T cells of patients in whom viraemia was fully suppressed by antiretroviral therapy, and directly studied the effect of VOR on this latent reservoir. In each of eight patients, a single dose of VOR increased both biomarkers of cellular acetylation, and simultaneously induced an increase in HIV RNA expression in resting CD4+ cells (mean increase, 4.8-fold). This demonstrates that a molecular mechanism known to enforce HIV latency can be therapeutically targeted in humans, provides proof-of-concept for histone deacetylase inhibitors as a therapeutic class, and defines a precise approach to test novel strategies to attack and eradicate latent HIV infection directly.

The spike aspartic acid-614 to glycine (D614G) substitution is prevalent in global severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) strains, but its effects on viral pathogenesis and transmissibility remain unclear. We engineered a SARS-CoV-2 variant containing this substitution. The variant exhibits more efficient infection, replication, and competitive fitness in primary human airway epithelial cells but maintains similar morphology and in vitro neutralization properties, compared with the ancestral wild-type virus. Infection of human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) transgenic mice and Syrian hamsters with both viruses resulted in similar viral titers in respiratory tissues and pulmonary disease. However, the D614G variant transmits significantly faster and displayed increased competitive fitness than the wild-type virus in hamsters. These data show that the D614G substitution enhances SARS-CoV-2 infectivity, competitive fitness, and transmission in primary human cells and animal models.

The serum level of RBD-binding antibodies correlates with SARS-CoV-2 neutralization and can be used for population-level surveillance.

ABSTRACT A window of opportunity for immune responses to extinguish human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) exists from the moment of transmission through establishment of the latent pool of HIV-1-infected cells. A critical time to study the initial immune responses to the transmitted/founder virus is the eclipse phase of HIV-1 infection (time from transmission to the first appearance of plasma virus), but, to date, this period has been logistically difficult to analyze. To probe B-cell responses immediately following HIV-1 transmission, we have determined envelope-specific antibody responses to autologous and consensus Envs in plasma donors from the United States for whom frequent plasma samples were available at time points immediately before, during, and after HIV-1 plasma viral load (VL) ramp-up in acute infection, and we have modeled the antibody effect on the kinetics of plasma viremia. The first detectable B-cell response was in the form of immune complexes 8 days after plasma virus detection, whereas the first free plasma anti-HIV-1 antibody was to gp41 and appeared 13 days after the appearance of plasma virus. In contrast, envelope gp120-specific antibodies were delayed an additional 14 days. Mathematical modeling of the earliest viral dynamics was performed to determine the impact of antibody on HIV replication in vivo as assessed by plasma VL. Including the initial anti-gp41 immunoglobulin G (IgG), IgM, or both responses in the model did not significantly impact the early dynamics of plasma VL. These results demonstrate that the first IgM and IgG antibodies induced by transmitted HIV-1 are capable of binding virions but have little impact on acute-phase viremia at the timing and magnitude that they occur in natural infection.

Persistent infection in resting CD4+ T cells prevents eradication of HIV-1. Since the chromatin remodeling enzyme histone deacetylase 1 (HDAC1) maintains latency of integrated HIV, we tested the ability of the HDAC inhibitor valproic acid to deplete persistent, latent infection in resting CD4+ T cells.We did a proof-of-concept study in four volunteers infected with HIV and on highly-active antiretroviral therapy (HAART). After intensifying the effect of HAART with subcutaneous enfuvirtide 90 mug twice daily for 4-6 weeks to prevent the spread of HIV, we added oral valproic acid 500-750 mg twice daily to their treatment regimen for 3 months. We quantified latent infection of resting CD4+ T cells before and after augmented treatment by limiting-dilution culture of resting CD4+ T cells after ex-vivo activation.The frequency of resting cell infection was stable before addition of enfuvirtide and valproic acid, but declined thereafter. This decline was significant in three of four patients (mean reduction 75%, range 68% to >84%). Patients had slight reactions to enfuvirtide at the injection site, but otherwise tolerated treatment well.Combination therapy with an HDAC inhibitor and intensified HAART safely accelerates clearance of HIV from resting CD4+ T cells in vivo, suggesting a new and practical approach to eliminate HIV infection in this persistent reservoir. This finding, though not definitive, suggests that new approaches will allow the cure of HIV in the future.

Background Dolutegravir (S/GSK1349572) is a once-daily HIV integrase inhibitor with potent antiviral activity and a favourable safety profile. We compared dolutegravir with HIV integrase inhibitor raltegravir, as initial treatment for adults with HIV-1. Methods SPRING-2 is a 96 week, phase 3, randomised, double-blind, active-controlled, non-inferiority study that began on Oct 19, 2010, at 100 sites in Canada, USA, Australia, and Europe. Treatment-naive adults (aged ≥18 years) with HIV-1 infection and HIV-1 RNA concentrations of 1000 copies per mL or greater were randomly assigned (1:1) via a computer-generated randomisation sequence to receive either dolutegravir (50 mg once daily) or raltegravir (400 mg twice daily). Study drugs were given with coformulated tenofovir/emtricitabine or abacavir/lamivudine. Randomisation was stratified by screening HIV-1 RNA (≤100 000 copies per mL or >100 000 copies per mL) and nucleoside reverse transcriptase inhibitor backbone. Investigators were not masked to HIV-1 RNA results before randomisation. The primary endpoint was the proportion of participants with HIV-1 RNA less than 50 copies per mL at 48 weeks, with a 10% non-inferiority margin. Main secondary endpoints were changes from baseline in CD4 cell counts, incidence and severity of adverse events, changes in laboratory parameters, and genotypic or phenotypic evidence of resistance. Our primary analysis was by intention to treat. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01227824. Findings 411 patients were randomly allocated to receive dolutegravir and 411 to receive raltegravir and received at least one dose of study drug. At 48 weeks, 361 (88%) patients in the dolutegravir group achieved an HIV-1 RNA value of less than 50 copies per mL compared with 351 (85%) in the raltegravir group (adjusted difference 2·5%; 95% CI −2·2 to 7·1). Adverse events were similar between treatment groups. The most common events were nausea (59 [14%] patients in the dolutegravir group vs 53 [13%] in the raltegravir group), headache (51 [12%] vs 48 [12%]), nasopharyngitis (46 [11%] vs 48 [12%]), and diarrhoea (47 [11%] in each group). Few patients had drug-related serious adverse events (three [<1%] vs five [1%]), and few had adverse events leading to discontinuation (ten [2%] vs seven [2%] in each group). CD4 cell counts increased from baseline to week 48 in both treatment groups by a median of 230 cells per μL. Rates of graded laboratory toxic effects were similar. We noted no evidence of treatment-emergent resistance in patients with virological failure on dolutegravir, whereas of the patients with virologic failure who received raltegravir, one (6%) had integrase treatment-emergent resistance and four (21%) had nucleoside reverse transcriptase inhibitors treatment-emergent resistance. Interpretation The non-inferior efficacy and similar safety profile of dolutegravir compared with raltegravir means that if approved, combination treatment with once-daily dolutegravir and fixed-dose nucleoside reverse transcriptase inhibitors would be an effective new option for treatment of HIV-1 in treatment-naive patients. Funding ViiV Healthcare.

Safe and effective long-acting injectable agents for preexposure prophylaxis (PrEP) for human immunodeficiency virus (HIV) infection are needed to increase the options for preventing HIV infection.

The International AIDS Society Towards a Cure Working Group lays out its scientific strategy to achieve a cure for HIV. Antiretroviral therapy is not curative. Given the challenges in providing lifelong therapy to a global population of more than 35 million people living with HIV, there is intense interest in developing a cure for HIV infection. The International AIDS Society convened a group of international experts to develop a scientific strategy for research towards an HIV cure. This Perspective summarizes the group's strategy.

The possibility of HIV-1 eradication has been limited by the existence of latently infected cellular reservoirs. Studies to examine control of HIV latency and potential reactivation have been hindered by the small numbers of latently infected cells found in vivo. Major conceptual leaps have been facilitated by the use of latently infected T cell lines and primary cells. However, notable differences exist among cell model systems. Furthermore, screening efforts in specific cell models have identified drug candidates for “anti-latency” therapy, which often fail to reactivate HIV uniformly across different models. Therefore, the activity of a given drug candidate, demonstrated in a particular cellular model, cannot reliably predict its activity in other cell model systems or in infected patient cells, tested ex vivo. This situation represents a critical knowledge gap that adversely affects our ability to identify promising treatment compounds and hinders the advancement of drug testing into relevant animal models and clinical trials. To begin to understand the biological characteristics that are inherent to each HIV-1 latency model, we compared the response properties of five primary T cell models, four J-Lat cell models and those obtained with a viral outgrowth assay using patient-derived infected cells. A panel of thirteen stimuli that are known to reactivate HIV by defined mechanisms of action was selected and tested in parallel in all models. Our results indicate that no single in vitro cell model alone is able to capture accurately the ex vivo response characteristics of latently infected T cells from patients. Most cell models demonstrated that sensitivity to HIV reactivation was skewed toward or against specific drug classes. Protein kinase C agonists and PHA reactivated latent HIV uniformly across models, although drugs in most other classes did not.