The 1918 influenza pandemic was a catastrophic series of virus outbreaks that spread across the globe. Here, we show that only a modest change in the 1918 influenza hemagglutinin receptor binding site alters the transmissibility of this pandemic virus. Two amino acid mutations that cause a switch in receptor binding preference from the human α-2,6 to the avian α-2,3 sialic acid resulted in a virus incapable of respiratory droplet transmission between ferrets but that maintained its lethality and replication efficiency in the upper respiratory tract. Furthermore, poor transmission of a 1918 virus with dual α-2,6 and α-2,3 specificity suggests that a predominant human α-2,6 sialic acid binding preference is essential for optimal transmission of this pandemic virus. These findings confirm an essential role of hemagglutinin receptor specificity for the transmission of influenza viruses among mammals.

Abstract Current RNA vaccines against SARS-CoV-2 are limited by instability of both the RNA and the lipid nanoparticle delivery system, requiring storage at −20°C or −70°C and compromising universally accessible vaccine distribution. This study demonstrates the thermostability and adaptability of a nanostructured lipid carrier (NLC) RNA vaccine delivery system for use in pandemic preparedness and pandemic response. Liquid NLC is stable at refrigerated temperatures for ≥ 1 year, enabling stockpiling and rapid deployment by point-of-care mixing with any vaccine RNA. Alternatively, NLC complexed with RNA may be readily lyophilized and stored at room temperature for ≥ 8 months or refrigerated temperature for ≥ 21 months. This thermostable RNA vaccine platform could significantly improve distribution of current and future pandemic response vaccines, particularly in low-resource settings. One Sentence Summary An RNA vaccine delivery system stable at room temperature for 8+ months and refrigerated for 21+ months.

Abstract The emergence and reemergence of highly virulent viral pathogens with pandemic potential has created an urgent need for accelerated discovery of antiviral therapeutics. Antiviral human monoclonal (mAbs) are promising drug candidates to prevent or treat severe viral diseases, but the long timelines needed for discovery limits their rapid deployment and use. Here, we report the development of an integrated sequence of technologies incorporating advances in single-cell mRNA sequence analysis, bioinformatics, synthetic biology, and high-throughput functional analysis that allowed us to discover highly potent antiviral human mAbs and validate their activity in vivo at an unprecedented scale, speed, and efficiency. In a 78-day study, modeling deployment of a rapid response platform to an outbreak, we isolated >100 individual Zika virus (ZIKV) specific human mAbs, assessed their function, identified 29 broadly-neutralizing mAbs, and verified therapeutic potency of lead candidates with antibody-encoding mRNA formulation and/or IgG protein delivery in mice and nonhuman primates. Our work provides a roadmap for the rapid antibody discovery programs against viral pathogens of global concern.