Somatic mutations occur during brain development and are increasingly implicated as a cause of neurogenetic disease. However, the patterns in which somatic mutations distribute in the human brain are unknown. We used high-coverage whole-genome sequencing of single neurons from a normal individual to identify spontaneous somatic mutations as clonal marks to track cell lineages in human brain. Somatic mutation analyses in >30 locations throughout the nervous system identified multiple lineages and sublineages of cells marked by different LINE-1 (L1) retrotransposition events and subsequent mutation of poly-A microsatellites within L1. One clone contained thousands of cells limited to the left middle frontal gyrus, whereas a second distinct clone contained millions of cells distributed over the entire left hemisphere. These patterns mirror known somatic mutation disorders of brain development and suggest that focally distributed mutations are also prevalent in normal brains. Single-cell analysis of somatic mutation enables tracing of cell lineage clones in human brain.

Global deployment of vaccines that can provide protection across several age groups is still urgently needed to end the COVID-19 pandemic especially for low- and middle-income countries. While vaccines against SARS-CoV-2 based on mRNA and adenoviral-vector technologies have been rapidly developed, additional practical and scalable SARS-CoV-2 vaccines are needed to meet global demand. In this context, protein subunit vaccines formulated with appropriate adjuvants represent a promising approach to address this urgent need. Receptor-binding domain (RBD) is a key target of neutralizing antibodies (Abs) but is poorly immunogenic. We therefore compared pattern recognition receptor (PRR) agonists, including those activating STING, TLR3, TLR4 and TLR9, alone or formulated with aluminum hydroxide (AH), and benchmarked them to AS01B and AS03-like emulsion-based adjuvants for their potential to enhance RBD immunogenicity in young and aged mice. We found that the AH and CpG adjuvant formulation (AH:CpG) demonstrated the highest enhancement of anti-RBD neutralizing Ab titers in both age groups (∼80-fold over AH), and protected aged mice from the SARS-CoV-2 challenge. Notably, AH:CpG-adjuvanted RBD vaccine elicited neutralizing Abs against both wild-type SARS-CoV-2 and B.1.351 variant at serum concentrations comparable to those induced by the authorized mRNA BNT162b2 vaccine. AH:CpG induced similar cytokine and chemokine gene enrichment patterns in the draining lymph nodes of both young adult and aged mice and synergistically enhanced cytokine and chemokine production in human young adult and elderly mononuclear cells. These data support further development of AH:CpG-adjuvanted RBD as an affordable vaccine that may be effective across multiple age groups.Alum and CpG enhance SARS-CoV-2 RBD protective immunity, variant neutralization in aged mice and Th1-polarizing cytokine production by human elder leukocytes.

Abstract The severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) continues to spread globally. As SARS-CoV-2 has transmitted from person to person, variant viruses have emerged with elevated transmission rates and higher risk of infection for vaccinees. We present data showing that a recombinant prefusion-stabilized Spike (rS) protein based on the B.1.351 sequence (rS-B.1.351) was highly immunogenic in mice and produced neutralizing antibodies against SARS-CoV-2/WA1, B.1.1.7, and B.1.351. Mice vaccinated with our prototype vaccine NVX-CoV2373 (rS-WU1) or rS-B.1.351 alone, in combination, or as a heterologous prime boost, were protected when challenged with live SARS-CoV-2/B.1.1.7 or SARS-CoV-2/B.1.351. Virus titer was reduced to undetectable levels in the lungs post-challenge in all vaccinated mice, and Th1-skewed cellular responses were observed. A strong anamnestic response was demonstrated in baboons boosted with rS-B.1.351 approximately one year after immunization with NVX-CoV2373 (rS-WU1). An rS-B.1.351 vaccine alone or in combination with prototype rS-WU1 induced protective antibody- and cell-mediated responses that were protective against challenge with SARS-CoV-2 variant viruses.

The ongoing COVID-19 pandemic has highlighted the dearth of approved drugs to treat viral infections, with only ∼90 FDA approved drugs against human viral pathogens. To identify drugs that can block SARS-CoV-2 replication, extensive drug screening to repurpose approved drugs is underway. Here, we screened ∼18,000 drugs for antiviral activity using live virus infection in human respiratory cells. Dose-response studies validate 122 drugs with antiviral activity and selectivity against SARS-CoV-2. Amongst these drug candidates are 16 nucleoside analogs, the largest category of clinically used antivirals. This included the antiviral Remdesivir approved for use in COVID-19, and the nucleoside Molnupirivir, which is undergoing clinical trials. RNA viruses rely on a high supply of nucleoside triphosphates from the host to efficiently replicate, and we identified a panel of host nucleoside biosynthesis inhibitors as antiviral, and we found that combining pyrimidine biosynthesis inhibitors with antiviral nucleoside analogs synergistically inhibits SARS-CoV-2 infection in vitro and in vivo suggesting a clinical path forward.

SUMMARY Development of affordable and effective vaccines that can also protect vulnerable populations such as the elderly from COVID-19-related morbidity and mortality is a public health priority. Here we took a systematic and iterative approach by testing several SARS-CoV-2 protein antigens and adjuvants to identify a combination that elicits neutralizing antibodies and protection in young and aged mice. In particular, SARS-CoV-2 receptorbinding domain (RBD) displayed as a protein nanoparticle (RBD-NP) was a highly effective antigen, and when formulated with an oil-in-water emulsion containing Carbohydrate fatty acid MonoSulphate derivative (CMS) induced the highest levels of cross-neutralizing antibodies compared to other oil-in-water emulsions or AS01B. Mechanistically, CMS induced antigen retention in the draining lymph node (dLN) and expression of cytokines, chemokines and type I interferon-stimulated genes at both injection site and dLN. Overall, CMS:RBD-NP is effective across multiple age groups and is an exemplar of a SARS-CoV-2 subunit vaccine tailored to the elderly.

Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2 (SARS-CoV-2), the causative agent of Coronavirus disease 2019 (COVID-19), emerged in Wuhan, China, in December 2019. As of October 2022, there have been over 625 million confirmed cases of COVID-19, including over 6.5 million deaths. Epidemiological studies have indicated that comorbidities of obesity and diabetes mellitus are associated with increased morbidity and mortality following SARS-CoV-2 infection. We determined how the comorbidities of obesity and diabetes affect morbidity and mortality following SARS-CoV-2 infection in unvaccinated and adjuvanted spike nanoparticle (NVX-CoV2373) vaccinated mice. We find that obese/diabetic mice infected with SARS-CoV-2 have increased morbidity and mortality compared to age matched normal mice. Mice fed a high-fat diet (HFD) then vaccinated with NVX-CoV2373 produce equivalent neutralizing antibody titers to those fed a normal diet (ND). However, the HFD mice have reduced viral clearance early in infection. Analysis of the inflammatory immune response in HFD mice demonstrates a recruitment of neutrophils that was correlated with increased mortality and reduced clearance of the virus. Depletion of neutrophils in diabetic/obese vaccinated mice reduced disease severity and protected mice from lethality. This model recapitulates the increased disease severity associated with obesity and diabetes in humans with COVID-19 and is an important comorbidity to study with increasing obesity and diabetes across the world.

ABSTRACT The response by vaccine developers to the COVID-19 pandemic has been extraordinary with effective vaccines authorized for emergency use in the U.S. within one year of the appearance of the first COVID-19 cases. However, the emergence of SARS-CoV-2 variants and obstacles with the global rollout of new vaccines highlight the need for platforms that are amenable to rapid tuning and stable formulation to facilitate the logistics of vaccine delivery worldwide. We developed a “designer nanoparticle” platform using phage-like particles (PLPs) derived from bacteriophage lambda for multivalent display of antigens in rigorously defined ratios. Here, we engineered PLPs that display the receptor binding domain (RBD) protein from SARS-CoV-2 and MERS-CoV, alone (RBD SARS -PLPs, RBD MERS -PLPs) and in combination (hCoV-RBD PLPs). Functionalized particles possess physiochemical properties compatible with pharmaceutical standards and retain antigenicity. Following primary immunization, BALB/c mice immunized with RBD SARS - or RBD MERS -PLPs display serum RBD-specific IgG endpoint and live virus neutralization titers that, in the case of SARS-CoV-2, were comparable to those detected in convalescent plasma from infected patients. Further, these antibody levels remain elevated up to 6 months post-prime. In dose response studies, immunization with as little as one microgram of RBD SARS -PLPs elicited robust neutralizing antibody responses. Finally, animals immunized with RBD SARS -PLPs, RBD MERS -PLPs, and hCoV-RBD PLPs were protected against SARS-CoV-2 and/or MERS-CoV lung infection and disease. Collectively, these data suggest that the designer PLP system provides a platform for facile and rapid generation of single and multi-target vaccines.

The human cerebral cortex, pivotal for advanced cognitive functions, is composed of six distinct layers and dozens of functionally specialized areas