The COVID-19 pandemic has underscored the critical need for broad-spectrum therapeutics against respiratory viruses. Respiratory syncytial virus (RSV) is a major threat to pediatric patients and the elderly. We describe 4'-fluorouridine (4'-FlU, EIDD-2749), a ribonucleoside analog that inhibits RSV, related RNA viruses, and SARS-CoV-2 with high selectivity index in cells and well-differentiated human airway epithelia. Polymerase inhibition in in vitro RdRP assays established for RSV and SARS-CoV-2 revealed transcriptional pauses at positions i or i +3/4 post-incorporation. Once-daily oral treatment was highly efficacious at 5 mg/kg in RSV-infected mice or 20 mg/kg in ferrets infected with SARS-CoV-2 WA1/2020 or variant-of-concern (VoC) isolate CA/2020, initiated 24 or 12 hours after infection, respectively. These properties define 4'-FlU as a broad-spectrum candidate for the treatment of RSV, SARS-CoV-2 and related RNA virus infections.4'-Fluorouridine is an orally available ribonucleoside analog that efficiently treats RSV and SARS-CoV-2 infections in vivo .

Despite the continued spread of SARS-CoV-2 and emergence of variants of concern (VOC) that are capable of escaping preexisting immunity, therapeutic options are underutilized. In addition to preventing severe disease in high-risk patients, antivirals may contribute to interrupting transmission chains. The FDA has granted emergency use authorizations for two oral drugs, molnupiravir and paxlovid. Initial clinical trials suggested an efficacy advantage of paxlovid, giving it a standard-of-care-like status in the United States. However, recent retrospective clinical studies suggested a more comparable efficacy of both drugs in preventing complicated disease and case-fatalities in older adults. For a direct efficacy comparison under controlled conditions, we assessed potency of both drugs against SARS-CoV-2 in two relevant animal models; the Roborovski dwarf hamster model for severe COVID-19 in high-risk patients and the ferret model of upper respiratory tract disease and transmission. After infection of dwarf hamsters with VOC omicron, paxlovid and molnupiravir were efficacious in mitigating severe disease and preventing death. However, a pharmacokinetics-confirmed human equivalent dose of paxlovid did not significantly reduce shed SARS-CoV-2 titers in ferrets and failed to block virus transmission to untreated direct-contact ferrets, whereas transmission was fully suppressed in a group of animals treated with a human-equivalent dose of molnupiravir. Prophylactic administration of molnupiravir to uninfected ferrets in direct contact with infected animals blocked productive SARS-CoV-2 transmission, whereas all contacts treated with prophylactic paxlovid became infected. These data confirm retrospective reports of similar therapeutic benefit of both drugs for older adults, and reveal that treatment with molnupiravir, but not paxlovid, may be suitable to reduce the risk of SARS-CoV-2 transmission.

The immunocompromised are at high risk of prolonged SARS-CoV-2 infection and progression to severe COVID-19. However, efficacy of late-onset direct-acting antiviral (DAA) therapy with therapeutics in clinical use and experimental drugs to mitigate persistent viral replication is unclear. In this study, we employed an immunocompromised mouse model, which supports prolonged replication of SARS-CoV-2 to explore late-onset treatment options. Tandem immuno-depletion of CD4

Summary After years of the COVID-19 pandemic, over 40 million children worldwide are at risk of measles due to delayed vaccination 1 and temporary SARS-CoV-2 viral dominance 2 . Acute measles has a case-fatality rate of ∼1%, but most morbidity and mortality arise post-measles due to destruction of pre-existing immune memory by lymphotropic measles virus (MeV) 3,4 , a paramyxovirus of the Morbillivirus genus. MeV-induced immune amnesia is not mitigated by post-exposure vaccination and the impact of unrelated respiratory virus disease history on measles severity has not been defined. We used a lethal canine distemper virus (CDV)-ferret model as surrogate for human morbillivirus disease 5 and employed the orally efficacious broad-spectrum paramyxovirus polymerase inhibitor GHP-88309 6 to establish measles treatment paradigms. Applying a receptor tropism-intact recombinant CDV with low lethality, we provide in vivo confirmation of the morbillivirus immune amnesia hypothesis and reveal an 8-day advantage of antiviral treatment versus therapeutic vaccination in preserving immune memory. Infection of ferrets with non-lethal influenza A virus (IAV) A/CA/07/2009 (H1N1) or respiratory syncytial virus (RSV) four weeks prior to CDV caused exacerbated CDV disease that rapidly advanced to fatal hemorrhagic pneumonia associated with lung onslaught by commensal bacteria. RNAseq of BAL samples and lung tissue identified CDV-induced expression of trefoil factor (TFF) peptides, which was absent in animals pre-infected with IAV, thus highlighting that immune priming by unrelated respiratory viruses influences morbillivirus infection outcome. Non-invasive pulmonary ferret MRI revealed that severe outcomes of consecutive IAV/CDV infections were prevented by oral GHP-88309 treatment even when initiated after peak clinical signs of CDV. These findings validate the morbillivirus immune amnesia hypothesis, define treatment paradigms for measles, identify prior disease history as risk factor for exacerbated morbillivirus disease, and demonstrate that treating morbillivirus infection with direct-acting oral antivirals provides therapeutic benefit regardless of whether the time window to mitigate primary clinical signs of infection has closed.

Abstract Influenza outbreaks are associated with substantial morbidity, mortality and economic burden. Next generation antivirals are needed to treat seasonal infections and prepare against zoonotic spillover of avian influenza viruses with pandemic potential. Having previously identified oral efficacy of the nucleoside analog 4’-Fluorouridine (4’-FlU, EIDD-2749) against SARS-CoV-2 and respiratory syncytial virus, we explored activity of the compound against seasonal and highly pathogenic influenza (HPAI) viruses in cell culture, human airway epithelium organoids, and/or two animal models, ferrets and mice, that assess IAV transmission and lethal viral pneumonia, respectively. 4’-FlU inhibited a panel of relevant influenza A and B viruses with nanomolar potency in organoids. In vitro polymerase assays revealed immediate chain termination of IAV polymerase after 4’-FlU incorporation, in contrast to delayed chain termination of SARS-CoV-2 and RSV polymerase. Once-daily oral treatment of ferrets with 2 mg/kg 4’-FlU initiated 12 hours after infection rapidly stopped virus shedding and prevented direct-contact transmission to untreated sentinels. Treatment of mice infected with a lethal inoculum of pandemic A/CA/07/2009 (H1N1)pdm09 (Ca09) with 2 mg/kg 4’-FlU alleviated pneumonia. Three doses mediated complete survival when treatment was initiated up to 60 hours after infection, indicating an unusually broad window for effective intervention. Therapeutic oral 4’-FlU ensured survival of animals infected with HPAI A/VN/12/2003 (H5N1) and of immunocompromised mice infected with pandemic Ca09. Recoverees were fully protected against homologous reinfection. This study defines the mechanistic foundation for high sensitivity of influenza viruses to 4’-FlU and supports 4’-FlU as developmental candidate for the treatment of seasonal and pandemic influenza. Author Summary Next-generation antiviral therapeutics are needed to better mitigate seasonal influenza and prepare against zoonotic virus spillover from animal reservoirs. At greatest risk are the immunocompromised and patients infected with highly pathogenic influenza viruses. In this study, we have demonstrated efficacy of a broad-spectrum nucleoside analog, 4’-fluorouridine, against a representative panel of influenza viruses in cell culture, human organoids, and two animal models, ferrets and mice. Acting as an immediate chain terminator of the influenza virus polymerase, once-daily oral treatment protected against lethal infection with seasonal and highly pathogenic avian influenza viruses, prevented direct-contact transmission to untreated sentinels, and mitigated lethal infection of immunocompromised hosts. These results support the developmental potential of 4’-fluorouridine for treatment of vulnerable patient groups and mitigation of pandemic influenza, providing a much-needed additional therapeutic option for improved disease management.