Abstract Numerous mutations in the spike protein of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron variant pose a crisis for antibody-based immunotherapies. The efficacy of emergency use authorized (EUA) antibodies that developed in early SARS-CoV-2 pandemic seems to be in flounder. We tested the Omicron neutralization efficacy of an early B cell antibody repertoire as well as several EUA antibodies in pseudovirus and authentic virus systems. More than half of the antibodies in the repertoire that showed good activity against WA1/2020 previously had completely lost neutralizing activity against Omicron, while antibody 8G3 displayed non-regressive activity. EUA antibodies Etesevimab, Casirivimab, Imdevimab and Bamlanivimab were entirely desensitized by Omicron. Only Sotrovimab targeting the non-ACE2 overlap epitope showed a dramatic decrease activity. Antibody 8G3 efficiently neutralized Omicron in pseudovirus and authentic virus systems. The in vivo results showed that Omicron virus was less virulent than the WA1/2020 strain, but still caused deterioration of health and even death in mice. Treatment with 8G3 quickly cleared virus load of mice. Antibody 8G3 also showed excellent activity against other variants of concern (VOCs), especially more efficient against authentic Delta plus virus. Collectively, our results suggest that neutralizing antibodies with breadth remains broad neutralizing activity in tackling SARS-CoV-2 infection despite the universal evasion from EUA antibodies by Omicron variant.

Abstract COVID-19 is a highly contagious disease caused by a novel coronavirus SARS-CoV-2. The interaction between SARS-CoV-2 spike protein and the host cell surface receptor ACE2 is responsible for mediating SARS-CoV-2 infection. By analyzing the spike-hACE2 interacting surface, we predicted many hot spot residues that make major contributions to the binding affinity. Mutations on most of these residues are likely to be deleterious, leading to less infectious virus strains that may suffer from negative selection. Meanwhile, several residues with mostly advantageous mutations have been predicted. It is more probable that mutations on these residues increase the transmission ability of the virus by enhancing spike-hACE2 interaction. So far, only a limited number of mutations has been reported in this region. However, the list of hot spot residues with predicted downstream effects from this study can still serve as a tracking list for SARS-CoV-2 evolution studies. Coincidentally, one advantageous mutation, p.476G>S, started to surge in the last couple of weeks based on the data submitted to the public domain, indicating that virus strains with increased transmission ability may have already spread.

Abstract Emerging SARS-CoV-2 variants are threatening the efficacy of antibody therapies. Combination treatments including ACE2-Fc have been developed to overcome the evasion of neutralizing antibodies (NAbs) in individual cases. Here we conducted a comprehensive evaluation of this strategy by combining ACE2-Fc with NAbs of diverse epitopes on the RBD. NAb+ACE2-Fc combinations efficiently neutralized HIV-based pseudovirus carrying the spike protein of the Delta or Omicron variants, achieving a balance between efficacy and breadth. In an antibody escape assay using replication-competent VSV-SARS-CoV-2-S, all the combinations had no escape after fifteen passages. By comparison, all the NAbs without combo with ACE2-Fc had escaped within six passages. Further, the VSV-S variants escaped from NAbs were neutralized by ACE2-Fc, revealing the mechanism of NAb+ACE2-Fc combinations survived after fifteen passages. We finally examined ACE2-Fc neutralization against pseudovirus variants that were resistant to the therapeutic antibodies currently in clinic. Our results suggest ACE2-Fc is a universal combination partner to combat SARS-CoV-2 variants including Delta and Omicron.

Abstract Stimulating collagen production in skin helps to enhance vitality while decelerating aging- associated processes in skin tissue. However, current approaches to enhancing collagen production are commonly limited by accompanying pain and trauma. Here, we report that mid-infrared modulation (MIMO) at an intensity of 70 mW/cm 2 promotes collagen production in human or mouse skin in vivo without generating excessive heat. We found that protein levels of the collagen- degrading endopeptidase, MMP-1, were decreased in the skin of mice following MIMO treatment, whereas the collagen synthesis-related factors, TGF-β, HSP47, and HSP70, were all increased. In addition, MIMO stimulated collagen secretion in human dermal fibroblasts in vitro. This work demonstrates that MIMO is an effective, non-invasive, and painless intervention for in vivo enhancement of collagen production in the skin. One Sentence Summary Mid-infrared modulation promotes collagen production

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants of concern (VOCs) continue to wreak havoc across the globe. Higher transmissibility and immunologic resistance of VOCs bring unprecedented challenges to epidemic extinguishment. Here we describe a monoclonal antibody, 2G1, that neutralizes all current VOCs and has surprising tolerance to mutations adjacent to or within its interaction epitope. Cryo-electron microscopy structure showed that 2G1 bound to the tip of receptor binding domain (RBD) of spike protein with small contact interface but strong hydrophobic effect, which resulted in nanomolar to sub-nanomolar affinities to spike proteins. The epitope of 2G1 on RBD partially overlaps with ACE2 interface, which gives 2G1 ability to block interaction between RBD and ACE2. The narrow binding epitope but high affinity bestow outstanding therapeutic efficacy upon 2G1 that neutralized VOCs with sub-nanomolar IC 50 in vitro . In SARS-CoV-2 and Beta- and Delta-variant-challenged transgenic mice and rhesus macaque models, 2G1 protected animals from clinical illness and eliminated viral burden, without serious impact to animal safety. Mutagenesis experiments suggest that 2G1 could be potentially capable of dealing with emerging SARS-CoV-2 variants in future. This report characterized the therapeutic antibodies specific to the tip of spike against SARS-CoV-2 variants and highlights the potential clinical applications as well as for developing vaccine and cocktail therapy.