Significance Since SARS-CoV-2 emerged in China, it has spread rapidly around the world. Effective vaccines and therapeutics for SARS-CoV-2−induced disease (coronavirus disease 2019;COVID-19) are urgently needed. We found that SARS-CoV-2 isolates replicate efficiently in the lungs of Syrian hamsters and cause severe pathological lesions in the lungs of these animals similar to commonly reported imaging features of COVID-19 patients with pneumonia. SARS-CoV-2−infected hamsters mounted neutralizing antibody responses and were protected against rechallenge with SARS-CoV-2. Moreover, passive transfer of convalescent serum to naïve hamsters inhibited virus replication in their lungs. Syrian hamsters are a useful small animal model for the evaluation of vaccines, immunotherapies, and antiviral drugs.

AbstractAnimals have evolved defense systems for surviving in a chemically diverse environment. Such systems should demonstrate plasticity, such as adaptive immunity, enabling a response to even unknown chemicals. The antioxidant transcription factor Nrf2 is activated in response to various electrophiles and induces cytoprotective enzymes that detoxify them. We report here the discovery of a multiple sensing mechanism for Nrf2 activation using zebrafish and 11 Nrf2-activating compounds. First, we showed that six of the compounds tested specifically target Cys-151 in Keap1, the ubiquitin ligase for Nrf2, while two compounds target Cys-273. Second, in addition to Nrf2 and Keap1, a third factor was deemed necessary for responding to three of the compounds. Finally, we isolated a zebrafish mutant defective in its response to seven compounds but not in response to the remaining four. These results led us to categorize Nrf2 activators into six classes and hypothesize that multiple sensing allows enhanced plasticity in the system. SUPPLEMENTAL MATERIALSupplemental material for this article may be found at http://mcb.asm.org/ .ACKNOWLEDGMENTSThis study was supported by Grants-in-Aid from the Japan Science and Technology Corp. (ERATO) (M.Y.) and the Ministry of Education, Science, Sports, and Culture of Japan (M.K. and M.Y.).We thank T. Kensler and K. Uchida for kind providing D3T and Ebs, respectively, and Y. Kishimoto for technical advice. We also thank T. Kinoshita, H. Niu, M. Oikawa, T. Shimokoube, and Y. Terashita for help in mutant screening and fish maintenance; R. Ide, T. Suzuki, M. Takeuchi, K. Tong, and T. Tsujita for help with experiments and for discussions; and K. Igarashi, H. Kakeya, A. Kobayashi, H. Motohashi, D. Sumi, and T. O'Connor for critical reading of the manuscript.

Abstract Although infection by SARS-CoV-2, the causative agent of COVID-19, is spreading rapidly worldwide, no drug has been shown to be sufficiently effective for treating COVID-19. We previously found that nafamostat mesylate, an existing drug used for disseminated intravascular coagulation (DIC), effectively blocked MERS-CoV S protein-initiated cell fusion by targeting TMPRSS2, and inhibited MERS-CoV infection of human lung epithelium-derived Calu-3 cells. Here we established a quantitative fusion assay dependent on SARS-CoV-2 S protein, ACE2 and TMPRSS2, and found that nafamostat mesylate potently inhibited the fusion while camostat mesylate was about 10-fold less active. Furthermore, nafamostat mesylate blocked SARS-CoV-2 infection of Calu-3 cells with an EC 50 around 10 nM, which is below its average blood concentration after intravenous administration through continuous infusion. These findings, together with accumulated clinical data regarding its safety, make nafamostat a likely candidate drug to treat COVID-19.

Abstract The prevalence of the Omicron subvariant BA.2.75 is rapidly increasing in India and Nepal. In addition, BA.2.75 has been detected in at least 34 other countries and is spreading globally. However, the virological features of BA.2.75 are largely unknown. Here, we evaluated the replicative ability and pathogenicity of BA.2.75 clinical isolates in Syrian hamsters. Although we found no substantial differences in weight change among hamsters infected with BA.2, BA.5, or BA.2.75, the replicative ability of BA.2.75 in the lungs was higher than that of BA.2 and BA.5. Of note, BA.2.75 caused focal viral pneumonia in hamsters, characterized by patchy inflammation interspersed in alveolar regions, which was not observed in BA.5-infected hamsters. Moreover, in competition assays, BA.2.75 replicated better than BA.5 in the lungs of hamsters. These results suggest that BA.2.75 can cause more severe respiratory disease than BA.5 and BA.2 and should be closely monitored.

Abstract EG.5.1 is a subvariant of the SARS-CoV-2 Omicron XBB variant that is rapidly increasing in prevalence worldwide. EG.5.1 has additional substitutions in its spike protein (namely, Q52H and F456L) compared with XBB.1.5. However, the pathogenicity, transmissibility, and immune evasion properties of clinical isolates of EG.5.1 are largely unknown. In this study, we used wild-type Syrian hamsters to investigate the replicative ability, pathogenicity, and transmissibility of a clinical EG.5.1 isolate. Our data show that there are no obvious differences in growth ability and pathogenicity between EG.5.1 and XBB.1.5, and both EG.5.1 and XBB.1.5 are attenuated compared to a Delta variant isolate. We also found that EG.5.1 is transmitted more efficiently between hamsters compared with XBB.1.5. In addition, unlike XBB.1.5, we detected EG.5.1 virus in the lungs of four of six exposed hamsters, suggesting that the virus tropism of EG.5.1 is different from that of XBB.1.5 after airborne transmission. Finally, we assessed the neutralizing ability of plasma from convalescent individuals and found that the neutralizing activity against EG.5.1 was slightly, but significantly, lower than that against XBB.1.5 or XBB.1.9.2. This suggests that EG.5.1 effectively evades humoral immunity and that the amino acid differences in the S protein of EG.5.1 compared with that of XBB.1.5 or XBB.1.9.2 (i.e., Q52H, R158G, and F456L) alter the antigenicity of EG.5.1. Our data suggest that the increased transmissibility and altered antigenicity of EG.5.1 may be driving its increasing prevalence over XBB.1.5 in the human population.

Abstract Accurate quantitation of antibody is critical for development of monoclonal antibody therapeutics (mAbs). Therapeutic drug monitoring has been applied to measure levels of mAbs in clinics for dose adjustment for autoimmune disease. Trough levels of mAbs can be a biomarker for cancer immunotherapy. Thus, the deployment of a rapid and universal platform for mAb monitoring may benefit processes ranging from drug development to clinical practice for a wide spectrum of diseases. However, mAb monitoring often requires development and conduct of an individual ligand binding assay such as ELISA, which is impractical to scale. We streamlined quantitation of antibody therapeutics by a nano-surface and molecular-orientation limited (nSMOL) proteolysis assay using LC-MS with a universal reference antibody (refmAb-Q), for accurate multiplexed quantitation of unique signature peptides derived from mAbs. This innovative refmAb-Q nSMOL platform may provide a practical solution for quantitating an ever-increasing number of mAbs from developmental to clinical use settings.