Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) primarily replicates in mucosal sites, and more information is needed about immune responses in infected tissues. Here, we used rhesus macaques to model protective primary immune responses in tissues during mild coronavirus disease 2019 (COVID-19). Viral RNA levels were highest on days 1 to 2 after infection and fell precipitously thereafter. 18 F-fluorodeoxyglucose ( 18 FDG)–avid lung abnormalities and interferon (IFN)–activated monocytes and macrophages in the bronchoalveolar lavage (BAL) were found on days 3 to 4 after infection. Virus-specific effector CD8 + and CD4 + T cells became detectable in the BAL and lung tissue on days 7 to 10 after viral RNA, radiologic evidence of lung inflammation, and IFN-activated myeloid cells had substantially declined. SARS-CoV-2–specific T cells were not detectable in the nasal turbinates, salivary glands, and tonsils on day 10 after infection. Thus, SARS-CoV-2 replication wanes in the lungs, as well as the nasal and oral mucosa, of rhesus macaques before antigen-specific effector T cells arrive at those sites, suggesting that innate immunity efficiently restricts viral replication during mild COVID-19.

ABSTRACT The pro- and anti-inflammatory pathways that determine the balance of inflammation and viral control during SARS-CoV-2 infection are not well understood. Here we examine the roles of IFNγ and IL-10 in regulating inflammation, immune cell responses and viral replication during SARS-CoV-2 infection of rhesus macaques. IFNγ blockade tended to decrease lung inflammation based on 18 FDG-PET/CT imaging but had no major impact on innate lymphocytes, neutralizing antibodies, or antigen-specific T cells. In contrast, IL-10 blockade transiently increased lung inflammation and enhanced accumulation of virus-specific T cells in the lower airways. However, IL-10 blockade also inhibited the differentiation of virus-specific T cells into airway CD69 + CD103 + T RM cells. While virus-specific T cells were undetectable in the nasal mucosa of all groups, IL-10 blockade similarly reduced the frequency of total T RM cells in the nasal mucosa. Neither cytokine blockade substantially affected viral load and infection ultimately resolved. Thus, in the macaque model of mild COVID-19, the pro- and anti-inflammatory effects of IFNγ and IL-10 have no major role in control of viral replication. However, IL-10 has a key role in suppressing the accumulation of SARS-CoV-2-specific T cells in the lower airways, while also promoting T RM at respiratory mucosal surfaces.

SUMMARY Pediatric SARS-CoV-2 vaccines are needed that elicit immunity directly in the airways, as well as systemically. Building on pediatric parainfluenza virus vaccines in clinical development, we generated a live-attenuated parainfluenza virus-vectored vaccine candidate expressing SARS-CoV-2 prefusion-stabilized spike (S) protein (B/HPIV3/S-6P) and evaluated its immunogenicity and protective efficacy in rhesus macaques. A single intranasal/intratracheal dose of B/HPIV3/S-6P induced strong S-specific airway mucosal IgA and IgG responses. High levels of S-specific antibodies were also induced in serum, which efficiently neutralized SARS-CoV-2 variants of concern. Furthermore, B/HPIV3/S-6P induced robust systemic and pulmonary S-specific CD4 + and CD8 + T-cell responses, including tissue-resident memory cells in lungs. Following challenge, SARS-CoV-2 replication was undetectable in airways and lung tissues of immunized macaques. B/HPIV3/S-6P will be evaluated clinically as pediatric intranasal SARS-CoV-2/parainfluenza virus type 3 vaccine. One-Sentence Summary Intranasal parainfluenza virus-vectored COVID-19 vaccine induces anti-S antibodies, T-cell memory and protection in macaques.

Summary Helminth endemic regions report lower COVID-19 morbidity and mortality. Here, we show that lung remodeling from a prior infection with a lung migrating helminth, Nippostrongylus brasiliensis , enhances viral clearance and survival of human-ACE2 transgenic mice challenged with SARS-CoV-2 (SCV2). This protection is associated with a lymphocytic infiltrate including an increased accumulation of pulmonary SCV2-specific CD8+ T cells and anti-CD8 antibody depletion abrogated the N. brasiliensis -mediated reduction in viral loads. Pulmonary macrophages with a type-2 transcriptional signature persist in the lungs of N. brasiliensis exposed mice after clearance of the parasite and establish a primed environment for increased antigen presentation. Accordingly, depletion of macrophages ablated the augmented viral clearance and accumulation of CD8+ T cells driven by prior N. brasiliensis infection. Together, these findings support the concept that lung migrating helminths can limit disease severity during SCV2 infection through macrophage-dependent enhancement of anti-viral CD8+ T cell responses. Abstract Figure

The pediatric live-attenuated bovine/human parainfluenza virus type 3 (B/HPIV3)-vectored vaccine expressing the prefusion-stabilized SARS-CoV-2 spike (S) protein (B/HPIV3/S-2P) was previously evaluated in vitro and in hamsters. To improve its immunogenicity, we generated B/HPIV3/S-6P, expressing S further stabilized with 6 proline mutations (S-6P). Intranasal immunization of hamsters with B/HPIV3/S-6P reproducibly elicited significantly higher serum anti-S IgA/IgG titers than B/HPIV3/S-2P; hamster sera efficiently neutralized variants of concern (VoCs), including Omicron variants. B/HPIV3/S-2P and B/HPIV3/S-6P immunization protected hamsters against weight loss and lung inflammation following SARS-CoV-2 challenge with the vaccine-matched strain WA1/2020 or VoCs B.1.1.7/Alpha or B.1.351/Beta and induced near-sterilizing immunity. Three weeks post-challenge, B/HPIV3/S-2P- and B/HPIV3/S-6P-immunized hamsters exhibited a robust anamnestic serum antibody response with increased neutralizing potency to VoCs, including Omicron sublineages. B/HPIV3/S-6P primed for stronger anamnestic antibody responses after challenge with WA1/2020 than B/HPIV3/S-2P. B/HPIV3/S-6P will be evaluated as an intranasal vaccine to protect infants against both HPIV3 and SARS-CoV-2.SARS-CoV-2 infects and causes disease in all age groups. While injectable SARS-CoV-2 vaccines are effective against severe COVID-19, they do not fully prevent SARS-CoV-2 replication and transmission. This study describes the preclinical comparison in hamsters of B/HPIV3/S-2P and B/HPIV3/S-6P, live-attenuated pediatric vector vaccine candidates expressing the "2P" prefusion stabilized version of the SARS-CoV-2 spike protein, or the further-stabilized "6P" version. B/HPIV3/S-6P induced significantly stronger anti-S serum IgA and IgG responses than B/HPIV3/S-2P. A single intranasal immunization with B/HPIV3/S-6P elicited broad systemic antibody responses in hamsters that efficiently neutralized the vaccine-matched isolate as well as variants of concern, including Omicron. B/HPIV3/S-6P immunization induced near-complete airway protection against the vaccine-matched SARS-CoV-2 isolate as well as two variants. Furthermore, following SARS-CoV-2 challenge, immunized hamsters exhibited strong anamnestic serum antibody responses. Based on these data, B/HPIV3/S-6P will be further evaluated in a phase I study.

Abstract Interferons (IFNs) are critical for anti-viral host defence. Type-1 and type-3 IFNs are typically associated with early control of viral replication and promotion of inflammatory immune responses; however, less is known about the role of IFNγ in anti-viral immunity, particularly in the context of SARS-CoV-2. We have previously observed that lung infection with attenuated bacteria Mycobacterium bovis BCG achieved though intravenous ( iv ) administration provides strong protection against SARS-CoV-2 (SCV2) infection and disease in two mouse models. Assessment of the pulmonary cytokine milieu revealed that iv BCG induces a robust IFNγ response and low levels of IFNβ. Here we examined the role of ongoing IFNγ responses due to pre-established bacterial infection on SCV2 disease outcomes in two murine models. We report that IFNγ is required for iv BCG induced reduction in pulmonary viral loads and that this outcome is dependent on IFNγ receptor expression by non-hematopoietic cells. Further analysis revealed that BCG infection promotes the upregulation of interferon-stimulated genes (ISGs) with reported anti-viral activity by pneumocytes and bronchial epithelial cells in an IFNγ-dependent manner, suggesting a possible mechanism for the observed protection. Finally, we confirmed the importance of IFNγ in these anti-viral effects by demonstrating that the recombinant cytokine itself provides strong protection against SCV2 challenge when administered intranasally. Together, our data show that a pre-established IFNγ response within the lung is protective against SCV2 infection, suggesting that concurrent or recent infections that drive IFNγ may limit the pathogenesis of SCV2 and supporting possible prophylactic uses of IFNγ in COVID-19 management.