SUMMARY Currently available SARS-CoV-2 therapeutics are targeted towards moderately to severely ill patients and require intravenous infusions, with limited options for exposed or infected patients with no or mild symptoms. While vaccines have demonstrated protective efficacy, vaccine hesitancy and logistical distribution challenges will delay their ability to end the pandemic. Hence, there is a need for rapidly translatable, easy-to-administer-therapeutics, that can prevent SARS-CoV-2 disease progression, when administered in the early stages of infection. We demonstrate that an orally bioavailable Hsp90 inhibitor, SNX-5422, currently in clinical trials as an anti-cancer therapeutic, inhibits SARS-CoV-2 replication in vitro at a high selectivity index. SNX-5422 treatment of human primary airway epithelial cells dampened expression of inflammatory pathways associated with poor SARS-CoV-2 disease outcomes. Additionally, SNX-5422 interrupted expression of host factors that are crucial for SARS-CoV-2 replication machinery. Development of SNX-5422 as SARS-CoV-2-early-therapy will dampen disease severity, resulting in better clinical outcomes and reduced hospitalizations.

Vertical HIV-1 transmission via breastfeeding is the predominant contributor to pediatric infections that are ongoing in this era of highly effective antiretroviral therapy (ART). Remarkably, only ~10% of infants chronically exposed to the virus via breastfeeding from untreated HIV-infected mothers become infected, suggesting the presence of naturally protective factors in breast milk. HIV-specific maternal antibodies are obvious candidates as potential contributors to this protection. This study assessed the protective capacity of common HIV envelope-specific non-broadly neutralizing antibodies isolated from breast milk of HIV-infected women in an infant rhesus monkey (RM), tier 2 SHIV oral challenge model. Prior to oral SHIV challenge, infant RMs were i.v. infused with either a single weakly-neutralizing monoclonal antibody (mAb), a tri-mAb cocktail with neutralizing and ADCC functionalities, or an anti-influenza HA control mAb. Of these groups, the fewest tri-mAb-treated infants developed plasma viremia (2/6, 3/6, and 6/8 animals viremic in tri-mAb, single-mAb, and control mAb groups, respectively). Tri-mAb-treated infants demonstrated significantly fewer transmitted/founder SHIV variants in plasma and decreased peripheral CD4+ T cell proviral loads at 8 week post-challenge compared to control mAb-treated infants. Abortive infection was observed as detectable CD4+ T cell provirus in non-viremic control mAb- and single-mAb-, but not tri-mAb-treated animals. Taken together, these results support the potential viability of maternal or infant vaccine strategies that elicit non-broadly neutralizing antibodies to prevent vertical transmission of HIV through breastfeeding.

SUMMARY The transplacental transfer of maternal IgG to the developing fetus is critical for infant protection against infectious pathogens in the first year of life. However, factors that modulate the transplacental transfer efficiency of maternal IgG that could be harnessed for maternal vaccine design remain largely undefined. HIV-infected women have impaired placental IgG transfer, yet the mechanism underlying this impaired transfer is unknown, presenting an opportunity to explore factors that contribute to the efficiency of placental IgG transfer. We measured the transplacental transfer efficiency of maternal HIV and other pathogen-specific IgG in historical U.S. (n=120) and Malawian (n=47) cohorts of HIV-infected mothers and their HIV- exposed uninfected and HIV-infected infants. We then examined the role of maternal HIV disease progression, infant factors, placental Fc receptor expression, and IgG Fc region subclass and glycan signatures and their association with transplacental transfer efficiency of maternal antigen-specific IgG. We established 3 distinct phenotypes of placental IgG transfer efficiency in HIV-infected women, including: 1) efficient transfer of the majority of antigen-specific IgG populations; 2) generally poor IgG transfer phenotype that was strongly associated with maternal CD4+ T cell counts, hypergammaglobulinemia, and frequently yielded non-protective levels of vaccine-specific IgG; and 3) variable transfer of IgG across distinct antigen specificities. Interestingly, maternal IgG characteristics, such as binding to placentally expressed Fc receptors FcγRIIa and FcγRIIIa, IgG subclass frequency, and Fc region glycan profiles were associated with placental IgG transfer efficiency. These maternal IgG transplacental transfer determinants were distinct among different antigen-specific IgG populations. Our findings suggest that in HIV-infected women, both maternal disease progression and Fc region characteristics modulate the selective placental transfer of distinct IgG subpopulations, with implications for both the health of HIV-exposed uninfected infants and maternal vaccine design. Highlights Low peripheral blood CD4 + T cell count and hypergammaglobulinemia are associated with inefficient transplacental IgG transfer in HIV-infected women Antigen-specific IgG binding strength to placentally-expressed Fc receptors, but not placental Fc receptor expression levels, mediates selective placental IgG transfer Antigen-specific IgG Fc region glycan profiles also contribute to the selective placental IgG transfer of maternal IgG populations in HIV-infected women

To achieve long-term viral remission in HIV-infected children, novel strategies beyond early anti-retroviral therapy (ART) will be necessary. Identifying clinical predictors of time to viral rebound upon ART interruption will streamline the development of novel therapeutic strategies and accelerate their evaluation in clinical trials. However, identification of these biomarkers is logistically challenging in infants, due to sampling limitations and potential risks of treatment interruption. To facilitate identification of biomarkers predicting viral rebound, we have developed an infant rhesus macaque (RM) model of oral SHIV.CH505.375H.dCT challenge and analytical treatment interruption (ATI) after short-term ART. We used this model to characterize SHIV replication kinetics and virus-specific immune responses during short-term ART or post-ATI and demonstrated plasma viral rebound in 5 out of 6 (83%) infants. We observed a decline in humoral immune responses and partial dampening of systemic immune activation upon initiation of ART in these infants. Furthermore, we documented that infant and adult macaques have similar SHIV replication and rebound kinetics and equally potent virus-specific humoral immune responses. Finally, we validated our models by confirming a well-established correlate of time to viral rebound, namely pre-ART plasma viral load, as well as identified additional potential humoral immune correlates. Thus, this model of infant ART and viral rebound can be used and further optimized to define biomarkers of viral rebound following long-term ART as well as to pre-clinically assess novel therapies to achieve a pediatric HIV functional cure. IMPORTANCE: Novel interventions that do not rely on daily adherence to ART are needed to achieve sustained viral remission for perinatally infected children who currently rely on lifelong ART. Considering the risks and expense associated with ART-interruption trials, identification of biomarkers of viral rebound will prioritize promising therapeutic intervention strategies, including anti-HIV Env protein therapeutics. However, comprehensive studies to identify those biomarkers are logistically challenging in human infants, demanding the need for relevant non-human primate models of HIV rebound. In this study, we developed an infant RM model of oral Simian/Human Immunodeficiency virus infection expressing clade C HIV Env, and short-term ART followed by ATI, longitudinally characterizing immune responses to viral infection during ART and post-ATI. Additionally, we compared this infant RM model to an analogous adult RM rebound model and identified virologic and immunologic correlates of time to viral rebound post-ATI.

There is growing appreciation that commensal bacteria impact the outcome of viral infections, though the specific bacteria and their underlying mechanisms remain poorly understood. Studying a simian-human immunodeficiency virus (SHIV)-challenged cohort of pediatric nonhuman primates, we bioinformatically associated Lactobacillus gasseri and the bacterial family Lachnospiraceae with enhanced resistance to infection. We experimentally validated these findings by demonstrating two different Lachnospiraceae isolates, Clostridium immunis and Ruminococcus gnavus, inhibited HIV replication in vitro and ex vivo. Given the link between tryptophan catabolism and HIV disease severity, we found that an isogenic mutant of C. immunis that lacks the aromatic amino acid aminotransferase (ArAT) gene, which is key to metabolizing tryptophan into 3-indolelactic acid (ILA), no longer inhibits HIV infection. Intriguingly, we confirmed that a second commensal bacterium also inhibited HIV in an ArAT-dependent manner, thus establishing the generalizability of this finding. In addition, we found that purified ILA inhibited HIV infection by agonizing the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Given that the AhR has been implicated in the control of multiple viral infections, we demonstrated that C. immunis also inhibited human cytomegalovirus (HCMV) infection in an ArAT-dependent manner. Importantly, metagenomic analysis of individuals at-risk for HIV revealed that those who ultimately acquired HIV had a lower fecal abundance of the bacterial ArAT gene compared to individuals who did not, which indicates our findings translate to humans. Taken together, our results provide mechanistic insights into how commensal bacteria decrease susceptibility to viral infections. Moreover, we have defined a microbiota-driven antiviral pathway that offers the potential for novel therapeutic strategies targeting a broad spectrum of viral pathogens.

ABSTRACT To eliminate vertical HIV transmission and achieve therapy-free viral suppression among children living with HIV, novel strategies beyond antiretroviral therapy (ART) are necessary. Our group previously identified a triple bNAb combination comprising of 3BNC117, PGDM1400 and PGT151 that mediates robust in vitro neutralization and non-neutralizing effector functions against a cross-clade panel of simian human immunodeficiency viruses (SHIVs). In this study, we evaluated the safety, pharmacokinetics, and antiviral potency of this bNAb combination in infant rhesus macaques (RMs). We demonstrate that subcutaneous infusion of the triple bNAb regimen was well tolerated in pediatric monkeys and resulted in durable systemic and mucosal distribution. Plasma obtained from passively-immunized RMs demonstrated potent HIV-neutralizing and Fc-mediated antiviral effector functions. Finally, using the predicted serum neutralization 80% inhibitory dilution titer (PT80) biomarker, which was recently identified as a surrogate endpoint for evaluation of the preventative efficacy (PE) of bNAbs against mucosal viral acquisition in human clinical trials, we demonstrated that our regimen has a predicted PE≥90% against a large panel of plasma and breast milk-derived HIV strains and cross-clade SHIV variants. This data will guide the development of combination bNAbs for eliminating vertical HIV transmission and for achieving ART-free viral suppression among children living with HIV.

Pediatric HIV infection remains a large global health concern despite the widespread use of antiretroviral therapy (ART). Thus, global elimination of pediatric HIV infections will require the development of novel immune-based approaches, and understanding infant immunity to HIV is critical to guide the rational design of these intervention strategies. Despite their immunological immaturity, HIV-infected children develop broadly neutralizing antibodies (bnAbs) more frequently and earlier than adults do. Furthermore, T-follicular helper (Tfh) cells have been associated with bnAb development in HIV-infected children and adults. To further our understanding of age-related differences in the development of HIV-specific immunity, we evaluated the generation of virus-specific humoral immune responses in infant (n=6) and adult (n=12) rhesus macaques (RMs) infected with a transmitted/founder (T/F) simian-human immunodeficiency virus (SHIV.C.CH505). The plasma HIV envelope-specific IgG antibody kinetics were similar in SHIV-infected infant and adult RMs, with no significant differences in the magnitude or breadth of these responses. Interestingly, autologous tier 2 virus neutralization responses also developed with similar frequency and kinetics in infant and adult RMs, despite infants exhibiting significantly higher Tfh and germinal center B cell frequencies compared to adults. Our results indicate that the humoral immune response to SHIV infection develops with similar kinetics among infant and adult RMs, suggesting that the early life immune system is equipped to respond to HIV-1 and promote the production of neutralizing HIV antibodies.

Nonhuman primate (NHP) models are invaluable for HIV pathogenesis, intervention and cure studies. To enhance the translational potential of NHP HIV vaccine studies, clinically relevant R5-tropic, tier 2 neutralization sensitive, and mucosally transmissible simian-human immunodeficiency viruses (SHIVs) have been designed. Towards our goal of developing vaccines to prevent breastmilk transmission of HIV, we evaluated virological outcomes of three distinct SHIVs in repeated weekly oral exposure regimens in infant rhesus macaques. The selected strains SHIV-1157ipd3N4, SHIV-1157(QNE)Y173H, and SHIV CH505 375H.dCT express a clade C HIV Env, the clade most prevalent in regions with high pediatric HIV infections. All three SHIVs were orally transmissible. However, compared to the pediatric SIVmac251 model, SHIV replication was more attenuated. Some animals exposed to weekly low-dose (20 TCID50) SHIV-1157ipd3N4 had transient viremia blips associated with lack or delayed seroconversion. Animals with acute viremia 10,000 viral RNA copies/ml seroconverted. This finding was reminiscent of an earlier study suggesting to continue challenges until a threshold of 10,000 viral RNA copies/mlis surpassed to achieve seroconversion, one criterion of HIV diagnosis.All animals exposedweekly with higher doses (>104 TCID50) of SHIV-1157(QNE)Y173H or SHIV CH505 375h.dCT developed persistent infection with high peak viremia and seroconverted. Chronic viremia varied widely in all three SHIV infection models. Thus, although R5 clade C SHIVs are excellent tools to study prevention of virus acquisition, secondary virological outcomes of vaccine efficacy (e.g. risk of infection per exposure, modulation of peak viremia, viral set point) will require careful consideration and validation in SHIV challenge models.