Abstract SARS-CoV-2 has infected over 160 million people and resulted in more than 3.3 million deaths, and we still face many challenges in the rollout of vaccines. Here, we use the high-density microarray patch to deliver a SARS-CoV-2 spike subunit vaccine directly to the skin. We show the vaccine, dry-coated on the patch is thermostable, and delivery of spike via HD-MAP induced greater cellular and antibody immune responses, with serum able to potently neutralize clinically relevant isolates including those from the B.1.1.7 and B.1.351 lineages. Finally, a single dose of HD-MAP-delivered spike provided complete protection from a lethal virus challenge, demonstrating that HD-MAP delivery of a SARS-CoV-2 vaccine is superior to traditional needle-and-syringe vaccination and has the potential to greatly impact the ongoing COVID-19 pandemic.

ABSTRACT Coronavirus disease-2019 (COVID-19) is primarily a respiratory disease, however, an increasing number of reports indicate that SARS-CoV-2 infection can also cause severe neurological manifestations, including precipitating cases of probable Parkinson’s disease. As microglial NLRP3 inflammasome activation is a major driver of neurodegeneration, here we interrogated whether SARS-CoV-2 can promote microglial NLRP3 inflammasome activation utilising a model of human monocyte-derived microglia. We identified that SARS-CoV-2 isolates can bind and enter microglia, triggering inflammasome activation in the absence of viral replication. Mechanistically, microglial NLRP3 could be both primed and activated with SARS-CoV-2 spike glycoprotein in a NF-κB and ACE2-dependent manner. Notably, virus- and spike protein-mediated inflammasome activation in microglia was significantly enhanced in the presence of α-synuclein fibrils, which was entirely ablated by NLRP3-inhibition. These results support a possible mechanism of microglia activation by SARS-CoV-2, which could explain the increased vulnerability to developing neurological symptoms akin to Parkinson’s disease in certain COVID-19 infected individuals, and a potential therapeutic avenue for intervention. SIGNIFICANCE STATEMENT Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) principally affects the lungs, however there is evidence that the virus can also reach the brain and lead to chronic neurological symptoms. In this study, we examined the interaction SARS-CoV-2 with brain immune cells, by using an ex-vivo model of human monocyte-derived microglia. We identified robust activation of the innate immune sensor complex, NLRP3 inflammasome, in cells exposed to SARS-CoV-2. This was dependent on spike protein-ACE2 receptor interaction and was potentiated in the presence of α-synuclein. We therefore identify a possible mechanism for SARS-CoV-2 and increased vulnerability to developing neurological dysfunction. These findings support a potential therapeutic avenue for treatment of SARS-CoV-2 driven neurological manifestations, through use of NLRP3 inflammasome or ACE2 inhibitors.

Abstract Aging is the primary risk factor for most neurodegenerative diseases, and recently coronavirus disease 2019 (COVID-19) has been associated with severe neurological manifestations that can eventually impact neurodegenerative conditions in the long-term. The progressive accumulation of senescent cells in vivo strongly contributes to brain aging and neurodegenerative co-morbidities but the impact of virus-induced senescence in the aetiology of neuropathologies is unknown. Here, we show that senescent cells accumulate in physiologically aged brain organoids of human origin and that senolytic treatment reduces inflammation and cellular senescence; for which we found that combined treatment with the senolytic drugs dasatinib and quercetin rejuvenates transcriptomic human brain aging clocks. We further interrogated brain frontal cortex regions in postmortem patients who succumbed to severe COVID-19 and observed increased accumulation of senescent cells as compared to age-matched control brains from non-COVID-affected individuals. Moreover, we show that exposure of human brain organoids to SARS-CoV-2 evoked cellular senescence, and that spatial transcriptomic sequencing of virus-induced senescent cells identified a unique SARS-CoV-2 variant-specific inflammatory signature that is different from endogenous naturally-emerging senescent cells. Importantly, following SARS-CoV-2 infection of human brain organoids, treatment with senolytics blocked viral retention and prevented the emergence of senescent corticothalamic and GABAergic neurons. Furthermore, we demonstrate in human ACE2 overexpressing mice that senolytic treatment ameliorates COVID-19 brain pathology following infection with SARS-CoV-2. In vivo treatment with senolytics improved SARS-CoV-2 clinical phenotype and survival, alleviated brain senescence and reactive astrogliosis, promoted survival of dopaminergic neurons, and reduced viral and senescence-associated secretory phenotype gene expression in the brain. Collectively, our findings demonstrate SARS-CoV-2 can trigger cellular senescence in the brain, and that senolytic therapy mitigates senescence-driven brain aging and multiple neuropathological sequelae caused by neurotropic viruses, including SARS-CoV-2.

Abstract Koalas are of great cultural, ecological and economic significance to Australia. However, they are in steep decline throughout much of their geographic range, with the recently endogenized koala retrovirus (KoRV) presumed to be a contributing factor. Olagoke, et al. 1 have proposed vaccination against KoRV as a suitable control mechanism to reduce the severity of KoRV infections and suggest that their recombinant vaccine is effective at invoking a neutralising immune response and significantly reducing viral loads. Here, we report the findings of our own attempts to detect antibodies specific to the KoRV envelope protein (Env) in infected animals. Antibodies against Env were undetectable in all animals, as would be expected in the case of an endogenous virus antigen which should proceed towards a pathway of self-tolerance. This finding calls into question the results of Olagoke, et al. 1 , and prior work by this team 2,3 . Following a critical review of this work 1–3 , we have identified a number of assay inaccuracies and possible over interpretations of the data and conclude that further work to develop and test a vaccine against KoRV in koalas is not supported by evidence.

Abstract The SARS-CoV2 Omicron variant sub-lineages spread rapidly through the world, mostly due to their immune-evasive properties. This has put a significant part of the population at risk for severe disease and underscores the need for anti-SARS-CoV-2 agents that are effective against emergent strains in vulnerable patients. Camelid nanobodies are attractive therapeutic candidates due to their high stability, ease of large-scale production and potential for delivery via inhalation. Here, we characterize the RBD-specific nanobody W25, which we previously isolated from an alpaca, and show superior neutralization activity towards Omicron lineage BA.1 in comparison to all other SARS-CoV2 variants. Structure analysis of W25 in complex with the SARS-CoV2 spike surface glycoprotein shows that W25 engages an RBD epitope not covered by any of the antibodies previously approved for emergency use. Furthermore, we show that W25 also binds the spike protein from the emerging, more infectious Omicron BA.2 lineage with picomolar affinity. In vivo evaluation of W25 prophylactic and therapeutic treatments across multiple SARS-CoV-2 variant infection models, together with W25 biodistribution analysis in mice, demonstrates favorable pre-clinical properties. Together, these data endorse prioritization of W25 for further clinical development.