SUMMARY Betacoronaviruses (betaCoVs) caused the severe acute respiratory syndrome (SARS) and Middle East Respiratory Syndrome (MERS) outbreaks, and now the SARS-CoV-2 pandemic. Vaccines that elicit protective immune responses against SARS-CoV-2 and betaCoVs circulating in animals have the potential to prevent future betaCoV pandemics. Here, we show that immunization of macaques with a multimeric SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) nanoparticle adjuvanted with 3M-052-Alum elicited cross-neutralizing antibody responses against SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, batCoVs and the UK B.1.1.7 SARS-CoV-2 mutant virus. Nanoparticle vaccination resulted in a SARS-CoV-2 reciprocal geometric mean neutralization titer of 47,216, and robust protection against SARS-CoV-2 in macaque upper and lower respiratory tracts. Importantly, nucleoside-modified mRNA encoding a stabilized transmembrane spike or monomeric RBD protein also induced SARS-CoV-1 and batCoV cross-neutralizing antibodies, albeit at lower titers. These results demonstrate current mRNA vaccines may provide some protection from future zoonotic betaCoV outbreaks, and provide a platform for further development of pan-betaCoV nanoparticle vaccines.

Antibodies are widely used in medicinal and scientific research due to their ability to bind to a specific antigen. Most often, antibodies are composed of heavy and light chain domains. Under physiological conditions, light chains are produced in excess, as compared to the heavy chain. It is now known that light chains are not silent partners of the heavy chain and can modulate the immune response independently. In this work, the first crystal structure of a light chain dimer originating from mice is described. It represents the light chain dimer of 6A8, a monoclonal antibody specific to the allergen Der f 1. Building on the unexpected occurrence of this kind of dimer, we have demonstrated that this light chain is stable in solution alone. Moreover, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) have revealed that, when the light chain is not partnered to its corresponding heavy chain, it interacts non-specifically with a wide range of proteins. Computational studies were used to provide insight on the role of the 6A8 heavy chain domain in the specific binding to Der f 1. Overall, this work demonstrates and supports the ongoing notion that light chains can function by themselves and are not silent partners of heavy chains.

Abstract Natural killer (NK) cells kill target cells following triggering via germline-encoded receptors interacting with target cell-expressed ligands (direct killing), or via antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) mediated by FcγRIIIa. NK cytotoxicity is modulated by signaling through activating or inhibitory receptors. A major checkpoint is mediated by the NK inhibitory receptor NKG2A/CD94 and its target cell ligand, HLA-E, which is complexed with HLA signal sequence-derived peptides termed VL9 (HLA-E-VL9). We have previously reported the isolation of a murine HLA-E-VL9-specific IgM antibody 3H4 and the generation of a higher affinity IgG version (3H4v3). Here we have used phage display library selection to generate a high affinity version of 3H4v3, called 3H4v31, with an ∼700 fold increase in binding affinity. We show using an HLA-E-VL9+ K562 tumor model that, in vitro, the addition of 3H4v31 to target cells increased direct killing of targets by CD16-negative NK cell line NK-92 and also mediated ADCC by NK-92 cells transfected with CD16. Moreover, ADCC by primary NK cells was also enhanced in vitro by 3H4v31. 3H4v31 was also able to bind and enhance target cell lysis of endogenously expressed HLA-E-VL9 on human cervical cancer and human pancreatic cancer cell lines. In vivo, 3H4v31 slowed the growth rate of HLA-E-VL9+ K562 tumors implanted into NOD/SCID/IL2rγ null mice compared to isotype control when injected with NK-92 cells intratumorally. Together, these data demonstrate that mAb 3H4v31 can enhance NK cell killing of HLA-E-VL9-expressing tumor cells in vitro by both direct killing activity and by ADCC. Moreover, mAb 3H4v31 can enhance NK cell control of tumor growth in vivo. We thus identify HLA-E-VL9 monoclonal antibodies as a promising novel anti-tumor immunotherapy. One Sentence Summary A high affinity monoclonal antibody against HLA-E-VL9 enhances natural killer cell anti-tumor killing by checkpoint inhibition and antibody dependent cellular cytotoxicity.

Elicitation of HIV broadly neutralizing antibodies (bnAbs) by vaccination first requires the activation of diverse precursors, followed by successive boosts that guide these responses to enhanced breadth through the acquisition of somatic mutations. Because HIV bnAbs contain mutations in their B cell receptors (BCRs) that are rarely generated during conventional B cell maturation, HIV vaccine immunogens must robustly engage and expand B cells with BCRs that contain these improbable mutations. Here, we engineered an immunogen that activates diverse precursors of an HIV V3-glycan bnAb and promotes their acquisition of a functionally critical improbable mutation. This immunogen was validated biochemically, structurally, and in three different humanized immunoglobulin mouse models that were designed to test HIV immunogens. These results provide a blueprint for rationally designing priming immunogens that explicitly target the elicitation of antibodies with functional yet improbable mutations.

Abstract Small calcium‐binding proteins such as parvalbumins (PVs) are major seafood and fish allergens. However, the impact of structural changes on their capacity to bind IgE has not been studied in detail. Therefore, fish and reptilian PVs, as well as human α‐PV, were selected for biochemical, structural, and IgE binding studies. Likely due to their high solubility, crystallization proved difficult, so additional techniques were used to promote crystallization of the proteins. Novel crystal structures were determined for human PV, cod allergen Gad m 1.0201, saltwater crocodile allergen Cro p 1.0101, and the α‐PV from thornback ray. β‐PVs are considered the major fish allergens, while α‐PVs are rarely categorized as allergens. To explain these differences, the results of structural and IgE binding studies were combined. This approach allowed us to provide new insight into IgE binding epitopes present on PVs, focusing on cross‐reactivity among the selected α‐ and β‐PVs. In addition, we have shown that these proteins display remarkable thermal stability across a range of pH conditions, which is relevant in the case of food allergens and food processing. Moreover, it is shown that the presence of calcium cations is critical for stability of the studied PVs via their protein folding, which has an impact on the formation of IgE binding epitopes. These studies shows the stability of fish and reptile PV allergens, and it allows for further evaluation of their IgE cross‐reactivity.