Recent studies have reported the protective efficacy of both natural1 and vaccine-induced2–7 immunity against challenge with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in rhesus macaques. However, the importance of humoral and cellular immunity for protection against infection with SARS-CoV-2 remains to be determined. Here we show that the adoptive transfer of purified IgG from convalescent rhesus macaques (Macaca mulatta) protects naive recipient macaques against challenge with SARS-CoV-2 in a dose-dependent fashion. Depletion of CD8+ T cells in convalescent macaques partially abrogated the protective efficacy of natural immunity against rechallenge with SARS-CoV-2, which suggests a role for cellular immunity in the context of waning or subprotective antibody titres. These data demonstrate that relatively low antibody titres are sufficient for protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques, and that cellular immune responses may contribute to protection if antibody responses are suboptimal. We also show that higher antibody titres are required for treatment of SARS-CoV-2 infection in macaques. These findings have implications for the development of SARS-CoV-2 vaccines and immune-based therapeutic agents. Adoptive transfer of purified IgG from convalescent macaques protects naive macaques against SARS-CoV-2 infection, and cellular immune responses contribute to protection against rechallenge with SARS-CoV-2.

Importance

 Pregnant women are at increased risk of morbidity and mortality from COVID-19 but have been excluded from the phase 3 COVID-19 vaccine trials. Data on vaccine safety and immunogenicity in these populations are therefore limited. 

Objective

 To evaluate the immunogenicity of COVID-19 messenger RNA (mRNA) vaccines in pregnant and lactating women, including against emerging SARS-CoV-2 variants of concern. 

Design, Setting, and Participants

 An exploratory, descriptive, prospective cohort study enrolled 103 women who received a COVID-19 vaccine from December 2020 through March 2021 and 28 women who had confirmed SARS-CoV-2 infection from April 2020 through March 2021 (the last follow-up date was March 26, 2021). This study enrolled 30 pregnant, 16 lactating, and 57 neither pregnant nor lactating women who received either the mRNA-1273 (Moderna) or BNT162b2 (Pfizer-BioNTech) COVID-19 vaccines and 22 pregnant and 6 nonpregnant unvaccinated women with SARS-CoV-2 infection. 

Main Outcomes and Measures

 SARS-CoV-2 receptor binding domain binding, neutralizing, and functional nonneutralizing antibody responses from pregnant, lactating, and nonpregnant women were assessed following vaccination. Spike-specific T-cell responses were evaluated using IFN-γ enzyme-linked immunospot and multiparameter intracellular cytokine–staining assays. Humoral and cellular immune responses were determined against the original SARS-CoV-2 USA-WA1/2020 strain as well as against the B.1.1.7 and B.1.351 variants. 

Results

 This study enrolled 103 women aged 18 to 45 years (66% non-Hispanic White) who received a COVID-19 mRNA vaccine. After the second vaccine dose, fever was reported in 4 pregnant women (14%; SD, 6%), 7 lactating women (44%; SD, 12%), and 27 nonpregnant women (52%; SD, 7%). Binding, neutralizing, and functional nonneutralizing antibody responses as well as CD4 and CD8 T-cell responses were present in pregnant, lactating, and nonpregnant women following vaccination. Binding and neutralizing antibodies were also observed in infant cord blood and breast milk. Binding and neutralizing antibody titers against the SARS-CoV-2 B.1.1.7 and B.1.351 variants of concern were reduced, but T-cell responses were preserved against viral variants. 

Conclusion and Relevance

 In this exploratory analysis of a convenience sample, receipt of a COVID-19 mRNA vaccine was immunogenic in pregnant women, and vaccine-elicited antibodies were transported to infant cord blood and breast milk. Pregnant and nonpregnant women who were vaccinated developed cross-reactive antibody responses and T-cell responses against SARS-CoV-2 variants of concern.

Control of the global COVID-19 pandemic will require the development and deployment of safe and effective vaccines.To evaluate the immunogenicity of the Ad26.COV2.S vaccine (Janssen/Johnson & Johnson) in humans, including the kinetics, magnitude, and phenotype of SARS-CoV-2 spike-specific humoral and cellular immune responses.Twenty-five participants were enrolled from July 29, 2020, to August 7, 2020, and the follow-up for this day 71 interim analysis was completed on October 3, 2020; follow-up to assess durability will continue for 2 years. This study was conducted at a single clinical site in Boston, Massachusetts, as part of a randomized, double-blind, placebo-controlled phase 1 clinical trial of Ad26.COV2.S.Participants were randomized to receive 1 or 2 intramuscular injections with 5 × 1010 viral particles or 1 × 1011 viral particles of Ad26.COV2.S vaccine or placebo administered on day 1 and day 57 (5 participants in each group).Humoral immune responses included binding and neutralizing antibody responses at multiple time points following immunization. Cellular immune responses included immunospot-based and intracellular cytokine staining assays to measure T-cell responses.Twenty-five participants were randomized (median age, 42; age range, 22-52; 52% women, 44% male, 4% undifferentiated), and all completed the trial through the day 71 interim end point. Binding and neutralizing antibodies emerged rapidly by day 8 after initial immunization in 90% and 25% of vaccine recipients, respectively. By day 57, binding and neutralizing antibodies were detected in 100% of vaccine recipients after a single immunization. On day 71, the geometric mean titers of spike-specific binding antibodies were 2432 to 5729 and the geometric mean titers of neutralizing antibodies were 242 to 449 in the vaccinated groups. A variety of antibody subclasses, Fc receptor binding properties, and antiviral functions were induced. CD4+ and CD8+ T-cell responses were induced.In this phase 1 study, a single immunization with Ad26.COV2.S induced rapid binding and neutralization antibody responses as well as cellular immune responses. Two phase 3 clinical trials are currently underway to determine the efficacy of the Ad26.COV2.S vaccine.ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04436276.

Abstract Vaccines against SARS-CoV-2 have been distributed at massive scale in developed countries, and have been effective at preventing COVID-19. Access to vaccines is limited, however, in low- and middle-income countries (LMICs) due to insufficient supply, high costs, and cold storage requirements. New vaccines that can be produced in existing manufacturing facilities in LMICs, can be manufactured at low cost, and use widely available, proven, safe adjuvants like alum, would improve global immunity against SARS-CoV-2. One such protein subunit vaccine is produced by the Serum Institute of India Pvt. Ltd. and is currently in clinical testing. Two protein components, the SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) and hepatitis B surface antigen virus-like particles (VLPs), are each produced in yeast, which would enable a low-cost, high-volume manufacturing process. Here, we describe the design and preclinical testing of the RBD-VLP vaccine in cynomolgus macaques. We observed titers of neutralizing antibodies (>10 4 ) above the range of protection for other licensed vaccines in non-human primates. Interestingly, addition of a second adjuvant (CpG1018) appeared to improve the cellular response while reducing the humoral response. We challenged animals with SARS-CoV-2, and observed a ~3.4 and ~2.9 log 10 reduction in median viral loads in bronchoalveolar lavage and nasal mucosa, respectively, compared to sham controls. These results inform the design and formulation of current clinical COVID-19 vaccine candidates like the one described here, and future designs of RBD-based vaccines against variants of SARS-CoV-2 or other betacoronaviruses.

Abstract We previously reported that a single immunization with an adenovirus serotype 26 (Ad26) vector-based vaccine expressing an optimized SARS-CoV-2 spike (Ad26.COV2.S) protected rhesus macaques against SARS-CoV-2 challenge. In this study, we evaluated the immunogenicity and protective efficacy of reduced doses of Ad26.COV2.S. 30 rhesus macaques were immunized once with 1×10 11 , 5×10 10 , 1.125×10 10 , or 2×10 9 vp Ad26.COV2.S or sham and were challenged with SARS-CoV-2 by the intranasal and intratracheal routes. Vaccine doses as low as 2×10 9 vp provided robust protection in bronchoalveolar lavage, whereas doses of 1.125×10 10 vp were required for protection in nasal swabs. Activated memory B cells as well as binding and neutralizing antibody titers following vaccination correlated with protective efficacy. At suboptimal vaccine doses, viral breakthrough was observed but did not show evidence of virologic, immunologic, histopathologic, or clinical enhancement of disease compared with sham controls. These data demonstrate that a single immunization with a relatively low dose of Ad26.COV2.S effectively protected against SARS-CoV-2 challenge in rhesus macaques. Moreover, our findings show that a higher vaccine dose may be required for protection in the upper respiratory tract compared with the lower respiratory tract.

The CVnCoV (CureVac) mRNA vaccine for SARS-CoV-2 has recently been evaluated in a phase 2b/3 efficacy trial in humans. CV2CoV is a second-generation mRNA vaccine with optimized non-coding regions and enhanced antigen expression. Here we report a head-to-head study of the immunogenicity and protective efficacy of CVnCoV and CV2CoV in nonhuman primates. We immunized 18 cynomolgus macaques with two doses of 12 ug of lipid nanoparticle formulated CVnCoV, CV2CoV, or sham (N=6/group). CV2CoV induced substantially higher binding and neutralizing antibodies, memory B cell responses, and T cell responses as compared with CVnCoV. CV2CoV also induced more potent neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 variants, including B.1.351 (beta), B.1.617.2 (delta), and C.37 (lambda). While CVnCoV provided partial protection against SARS-CoV-2 challenge, CV2CoV afforded robust protection with markedly lower viral loads in the upper and lower respiratory tract. Antibody responses correlated with protective efficacy. These data demonstrate that optimization of non-coding regions can greatly improve the immunogenicity and protective efficacy of an mRNA SARS-CoV-2 vaccine in nonhuman primates.