More from mTOR Leigh syndrome is a rare, untreatable, inherited neurodegenerative disease in children that is caused by functional disruption of mitochondria, the cell's energy-producing organelles. Johnson et al. (p. 1524 , published online 14 November; see Perspective by Vafai and Mootha ) show that rapamycin, a drug used clinically as an immunosuppressant and for treatment of certain cancers, delayed the onset and progression of neurological symptoms in a mouse model of Leigh syndrome and significantly extended survival of the animals. Rapamycin inhibits the so-called “mTOR” signaling pathway, which is currently under intense study because it plays a contributory role in many common diseases.

ABSTRACT Exposure to a pathogen elicits an adaptive immune response aimed to control and eradicate. Interrogating the abundance and specificity of the naive B cell repertoire contributes to understanding how to potentially elicit protective responses. Here, we isolated naive B cells from 8 seronegative human donors targeting the SARS-CoV-2 receptor-binding domain (RBD). Single B cell analysis showed diverse gene usage with no restricted complementarity determining region lengths. We show that recombinant antibodies engage SARS-CoV-2 RBD, circulating variants, and pre-emergent coronaviruses. Representative antibodies signal in a B cell activation assay and can be affinity matured through directed evolution. Structural analysis of a naive antibody in complex with spike shows a conserved mode of recognition shared with infection-induced antibodies. Lastly, both naive and affinity-matured antibodies can neutralize SARS-CoV-2. Understanding the naive repertoire may inform potential responses recognizing variants or emerging coronaviruses enabling the development of pan-coronavirus vaccines aimed at engaging germline responses. One Sentence Summary Isolation of antibody germline precursors targeting the receptor binding domain of coronaviruses.

Effective countermeasures are needed against emerging coronaviruses of pandemic potential, similar to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Designing immunogens that elicit broadly neutralizing antibodies to conserved viral epitopes on the major surface glycoprotein, spike, such as the receptor binding domain (RBD) is one potential approach. Here, we report the generation of homotrimeric RBD immunogens from different sarbecoviruses using a stabilized, immune-silent trimerization tag. In mice, we find that a cocktail of these homotrimeric sarbecovirus RBDs elicits antibodies to conserved viral epitopes outside of the ACE2 receptor binding motif (RBM). Importantly, these responses neutralize all sarbecovirus components even in context of prior SARS-CoV-2 imprinting. We further show that a substantial fraction of the neutralizing antibodies elicited after vaccination in humans also engages non-RBM epitopes on the RBD. Collectively, our results suggest a strategy for eliciting broadly neutralizing responses leading to a pan-sarbecovirus vaccine.Immunity to SARS-CoV-2 in the human population will be widespread due to natural infection and vaccination. However, another novel coronavirus will likely emerge in the future and may cause a subsequent pandemic. Humoral responses induced by SARS-CoV-2 infection and vaccination provide limited protection against even closely related coronaviruses. We show immunization with a cocktail of trimeric coronavirus receptor binding domains induces a neutralizing antibody response that is broadened to related coronaviruses with pandemic potential. Importantly, this broadening occurs in context of an initial imprinted SARS-CoV-2 spike immunization showing that preexisting immunity can be expanded to recognize other related coronaviruses. Our immunogens focused the serum antibody response to conserved epitopes on the receptor binding domain outside of the ACE2 receptor binding motif; this contrasts with current SARS-CoV-2 therapeutic antibodies, which predominantly target the receptor binding motif.

Eliciting antibodies to surface-exposed viral glycoproteins can lead to protective responses that ultimately control and prevent future infections. Targeting functionally conserved epitopes may help reduce the likelihood of viral escape and aid in preventing the spread of related viruses with pandemic potential. One such functionally conserved viral epitope is the site to which a receptor must bind to facilitate viral entry. Here, we leveraged rational immunogen design strategies to focus humoral responses to the receptor binding motif (RBM) on the SARS-CoV-2 spike. Using glycan engineering and epitope scaffolding, we find an improved targeting of the serum response to the RBM in context of SARS-CoV-2 spike imprinting. Furthermore, we observed a robust SARS-CoV-2-neutralizing serum response with increased potency against related sarbecoviruses, SARS-CoV, WIV1-CoV, RaTG13-CoV, and SHC014-CoV. Thus, RBM focusing is a promising strategy to elicit breadth across emerging sarbecoviruses and represents an adaptable design approach for targeting conserved epitopes on other viral glycoproteins.SARS-CoV-2 immune focusing with engineered immunogens.

Abstract Structure-guided rational immunogen design can generate optimized immunogens that elicit a desired humoral response. Design strategies often center upon targeting conserved sites on viral glycoproteins that will ultimately confer potent neutralization. For SARS-CoV-2 (SARS-2), the surface-exposed spike glycoprotein includes a broadly conserved portion, the receptor binding motif (RBM), that is required to engage the host cellular receptor, ACE2. Expanding humoral responses to this site may result in a more potently neutralizing antibody response against diverse sarbecoviruses. Here, we used a “resurfacing” approach and iterative design cycles to graft the SARS-2 RBM onto heterologous sarbecovirus scaffolds. The scaffolds were selected to vary the antigenic distance relative to SARS-2 to potentially focus responses to RBM. Multimerized versions of these immunogens elicited broad neutralization against sarbecoviruses in the context of preexisting SARS-2 immunity. These validated engineering approaches can help inform future immunogen design efforts for sarbecoviruses and are generally applicable to other viruses.