Highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 clade 2.3.4.4b virus has caused the death of millions of domestic birds and thousands of wild birds in the U.S. since January, 20221–4 Throughout this outbreak, spillovers to mammals have been frequently documented5–12. We report spillover of HPAI H5N1 virus in dairy cattle herds across several states in the U.S. The affected cows displayed clinical signs encompassing decreased feed intake, altered fecal consistency, respiratory distress, and decreased milk production with abnormal milk. Infectious virus and viral RNA were consistently detected in milk from affected cows. Viral distribution in tissues via immunohistochemistry and in situ hybridization revealed a distinct tropism of the virus for the epithelial cells lining the alveoli of the mammary gland in cows. Whole viral genome sequences recovered from dairy cows, birds, domestic cats, and a raccoon from affected farms indicated multidirectional interspecies transmissions. Epidemiologic and genomic data revealed efficient cow-to-cow transmission after apparently healthy cows from an affected farm were transported to a premise in a different state. These results demonstrate the transmission of HPAI H5N1 clade 2.3.4.4b virus at a non-traditional interface underscoring the ability of the virus to cross species barriers.

ABSTRACT The spillover of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) from humans into white-tailed deer (WTD) and its ability to transmit from deer-to-deer raised concerns about the role of WTD in the epidemiology and ecology of the virus. In the present study, we conducted a comprehensive investigation to assess the prevalence, genetic diversity, and evolution of SARS-CoV-2 in WTD in the State of New York (NY). A total of 5,462 retropharyngeal lymph node (RPLN) samples collected from free-ranging hunter-harvested WTD during the hunting seasons of 2020 (Season 1, September-December 2020, n=2,700) and 2021 (Season 2, September-December 2021, n=2,762) were tested by SARS-CoV-2 real-time RT-PCR. SARS-CoV-2 RNA was detected in 17 samples (0.6%) from Season 1 and in 583 (21.1%) samples from Season 2. Hotspots of infection were identified in multiple confined geographic areas of NY. Sequence analysis of SARS-CoV-2 genomes from 164 samples demonstrated the presence multipls SARS-CoV-2 lineages as well as the co-circulation of three major variants of concern (VOCs) (Alpha, Gamma, and Delta) in WTD. Our analysis suggests the occurrence of multiple spillover events (human-to-deer) of the Alpha and Delta lineages with subsequent deer-to-deer transmission of the viruses. Detection of Alpha and Gamma variants in WTD long after their broad circulation in humans in NY suggests that WTD may serve as a wildlife reservoir for VOCs no longer circulating in humans. Thus, implementation of continuous surveillance programs to monitor SARS-CoV-2 dynamics in WTD are warranted, and measures to minimize virus transmission between humans and animals are urgently needed. SIGNIFICANCE White-tailed deer (WTD) are highly susceptible to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and are known to efficiently transmit the virus to other susceptible animals. Evidence of natural exposure or infection of wild WTD in North America raised significant concerns about their role on the ecology of the virus and its impact on the control of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. This comprehensive study demonstrates widespread infection of SARS-CoV-2 in the WTD populations across the State of New York. Additionally, we showed co-circulation of three major SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) in this wildlife population, long after their broad circulation in humans. These findings indicate that WTD – the most abundant large mammal in North America – may serve as a reservoir for variant SARS-CoV-2 strains that no longer circulate in the human population.

Newcastle disease (ND) outbreaks are global challenges to the poultry industry. Effective management requires rapid identification and virulence prediction of the circulating Newcastle disease viruses (NDV), the causative agent of ND. However, these diagnostics are hindered by the genetic diversity and rapid evolution of NDVs. A highly sensitive amplicon sequencing (AmpSeq) workflow for virulence and genotype prediction of NDV samples using a third-generation, real-time DNA sequencing platform is described using both egg-propagated virus and clinical samples. 1D MinION sequencing of barcoded NDV amplicons was performed on 33 egg-grown isolates, (23 unique lineages, including 15 different NDV genotypes), and from 15 clinical swab samples from field outbreaks. Assembly-based data analysis was performed in a customized, Galaxy-based AmpSeq workflow. For all egg-grown samples, NDV was detected and virulence and genotype were predicted. For clinical samples, NDV was detected in ten of eleven NDV samples. Six of the clinical samples contained two mixed genotypes, of which the MinION method detected both genotypes in four of those samples. Additionally, testing a dilution series of one NDV sample resulted in detection of NDV with a 50% egg infectious dose (EID50) as low as 101 EID50/ml. This was accomplished in as little as 7 minutes of sequencing time, with a 98.37% sequence identity compared to the expected consensus. The high sensitivity, fast sequencing capabilities, accuracy of the consensus sequences, and the low cost of multiplexing allowed for identification of NDV of different genotypes circulating worldwide. This general method will likely be applicable to other infections agents.

Infections with the highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 clade 2.3.4.4b virus have resulted in the death of millions of domestic birds and thousands of wild birds in the U.S. since January, 2022. Throughout this outbreak, spillovers of the virus to mammals have been frequently documented. Here, we report the detection of HPAI H5N1 virus in dairy cattle herds across several states in the U.S. The affected cows displayed clinical signs encompassing decreased feed intake, altered fecal consistency, respiratory distress, and decreased milk production with abnormal milk. Infectious virus and RNA were consistently detected in milk collected from affected cows. Viral staining in tissues revealed a distinct tropism of the virus for the epithelial cells lining the alveoli of the mammary gland in cows. Analysis of whole genome sequences obtained from dairy cows, birds, domestic cats, and a racoon from affected farms indicated multidirectional interspecies transmissions. Epidemiologic and genomic data revealed efficient cow-to-cow transmission after healthy cows from an affected farm were transported to a premise in a different state. These results demonstrate the transmission of HPAI H5N1 clade 2.3.4.4b virus at a non-traditional interface and to a new and highly relevant livestock species, underscoring the ability of the virus to cross species barriers.

Infectious bronchitis (IB) causes significant economic losses in the global poultry industry. Control of infectious bronchitis is hindered by the genetic diversity of the causative agent, infectious bronchitis virus (IBV), which has led to the emergence of several serotypes that lack complete serologic cross-protection. While serotyping by definition requires immunologic characterization, genotyping is an efficient means to identify IBVs detected in samples. Sanger sequencing of the S1 subunit of the spike gene is currently used to genotype IBV; however, the universal S1 PCR was created to work from cultured IBV and it is inefficient at detecting mixed isolates. This paper describes a MinION-based AmpSeq method that genetically typed IBV from clinical samples, including samples with multiple isolates. Total RNA was extracted from fifteen tracheal scrapings and choanal cleft swab samples, randomly reverse transcribed, and PCR amplified using modified S1-targeted primers. Amplicons were barcoded to allow for pooling of samples, processed per manufacturer instructions into a 1D MinION sequencing library, and sequenced on the MinION. The AmpSeq method detected IBV in 13 of 14 IBV-positive samples. AmpSeq accurately detected and genotyped both IBV lineages in three of five samples containing two IBV lineages. Additionally, one sample contained three IBV lineages, and AmpSeq accurately detected two of the three. Strain identification, including detection of different strains from the same lineage, was also possible with this AmpSeq method. The results demonstrate the feasibility of using MinION-based AmpSeq for rapid and accurate identification and lineage typing of IBV from oral swab samples.

Abstract Avian paramyxoviruses (APMVs) (subfamily Avulavirinae ) have been isolated from over 200 species of wild and domestic birds from around the world. The International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) currently defines 22 different APMV species, with Avian orthoavulavirus 1 (whose viruses are designated as APMV-1) being the most frequently studied due to its economic burden to the poultry industry. Less is known about other APMV species, including limited knowledge on the genetic diversity in wild birds and there is a paucity of public whole genome sequences for APMV-2 to -22. The goal of this study was to use MinION sequencing to genetically characterize APMVs isolated from wild bird swab samples collected during 2016–2018 in the United States. Multiplexed MinION libraries were prepared using a random strand-switching approach using 37 egg-cultured, influenza-negative, hemagglutination-positive samples. Thirty-five APMV isolates that had complete polymerase coding sequences were speciated using ICTV’s current Paramyxoviridae phylogenetic methodology. Viruses from APMV-1, -4, -6, -8 were classified, one putative novel species ( Avian orthoavulavirus 23 ) was identified from viruses isolated in this study, two putative new APMV species ( Avian metaavulavirus 24 and 27 ) were identified from viruses isolated in this study and from retrospective GenBank sequences, and two putative new APMV species ( Avian metaavulavirus 25 and 26 ) were identified solely from retrospective GenBank sequences. Furthermore, co-infections of APMVs were identified in a subset of the samples. The potential limitations of the branch length being the only speciation criterion and the potential benefit of a group pairwise distance analysis are discussed. Importance Most species of APMVs are understudied and/or underreported and many species were incidentally identified from asymptomatic wild birds; however, the disease significance of APMVs in wild birds is not fully determined. The rapid rise in high-throughput sequencing coupled with avian influenza surveillance programs have identified 12 different APMV species in the last decade and have challenged the resolution of classical serological methods to identify new viral species. Currently, ICTV’s only criterion for Paramyxoviridae species classification is the requirement of a branch length >0.03 using a phylogenetic tree constructed from polymerase (L) amino acid sequences. The results from this study identify one new APMV species, propose four additional new APMV species, and highlight that the criterion may have insufficient resolution for APMV species demarcation and that refinement or expansion of this criterion may need to be established for Paramyxoviridae speciation.