Abstract The highly mutated SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) variant has been shown to evade a substantial fraction of neutralizing antibody responses elicited by current vaccines that encode the WA1/2020 spike protein 1 . Cellular immune responses, particularly CD8 + T cell responses, probably contribute to protection against severe SARS-CoV-2 infection 2–6 . Here we show that cellular immunity induced by current vaccines against SARS-CoV-2 is highly conserved to the SARS-CoV-2 Omicron spike protein. Individuals who received the Ad26.COV2.S or BNT162b2 vaccines demonstrated durable spike-specific CD8 + and CD4 + T cell responses, which showed extensive cross-reactivity against both the Delta and the Omicron variants, including in central and effector memory cellular subpopulations. Median Omicron spike-specific CD8 + T cell responses were 82–84% of the WA1/2020 spike-specific CD8 + T cell responses. These data provide immunological context for the observation that current vaccines still show robust protection against severe disease with the SARS-CoV-2 Omicron variant despite the substantially reduced neutralizing antibody responses 7,8 .

Importance

 Pregnant women are at increased risk of morbidity and mortality from COVID-19 but have been excluded from the phase 3 COVID-19 vaccine trials. Data on vaccine safety and immunogenicity in these populations are therefore limited. 

Objective

 To evaluate the immunogenicity of COVID-19 messenger RNA (mRNA) vaccines in pregnant and lactating women, including against emerging SARS-CoV-2 variants of concern. 

Design, Setting, and Participants

 An exploratory, descriptive, prospective cohort study enrolled 103 women who received a COVID-19 vaccine from December 2020 through March 2021 and 28 women who had confirmed SARS-CoV-2 infection from April 2020 through March 2021 (the last follow-up date was March 26, 2021). This study enrolled 30 pregnant, 16 lactating, and 57 neither pregnant nor lactating women who received either the mRNA-1273 (Moderna) or BNT162b2 (Pfizer-BioNTech) COVID-19 vaccines and 22 pregnant and 6 nonpregnant unvaccinated women with SARS-CoV-2 infection. 

Main Outcomes and Measures

 SARS-CoV-2 receptor binding domain binding, neutralizing, and functional nonneutralizing antibody responses from pregnant, lactating, and nonpregnant women were assessed following vaccination. Spike-specific T-cell responses were evaluated using IFN-γ enzyme-linked immunospot and multiparameter intracellular cytokine–staining assays. Humoral and cellular immune responses were determined against the original SARS-CoV-2 USA-WA1/2020 strain as well as against the B.1.1.7 and B.1.351 variants. 

Results

 This study enrolled 103 women aged 18 to 45 years (66% non-Hispanic White) who received a COVID-19 mRNA vaccine. After the second vaccine dose, fever was reported in 4 pregnant women (14%; SD, 6%), 7 lactating women (44%; SD, 12%), and 27 nonpregnant women (52%; SD, 7%). Binding, neutralizing, and functional nonneutralizing antibody responses as well as CD4 and CD8 T-cell responses were present in pregnant, lactating, and nonpregnant women following vaccination. Binding and neutralizing antibodies were also observed in infant cord blood and breast milk. Binding and neutralizing antibody titers against the SARS-CoV-2 B.1.1.7 and B.1.351 variants of concern were reduced, but T-cell responses were preserved against viral variants. 

Conclusion and Relevance

 In this exploratory analysis of a convenience sample, receipt of a COVID-19 mRNA vaccine was immunogenic in pregnant women, and vaccine-elicited antibodies were transported to infant cord blood and breast milk. Pregnant and nonpregnant women who were vaccinated developed cross-reactive antibody responses and T-cell responses against SARS-CoV-2 variants of concern.

The CVnCoV (CureVac) mRNA vaccine for SARS-CoV-2 has recently been evaluated in a phase 2b/3 efficacy trial in humans. CV2CoV is a second-generation mRNA vaccine with optimized non-coding regions and enhanced antigen expression. Here we report a head-to-head study of the immunogenicity and protective efficacy of CVnCoV and CV2CoV in nonhuman primates. We immunized 18 cynomolgus macaques with two doses of 12 ug of lipid nanoparticle formulated CVnCoV, CV2CoV, or sham (N=6/group). CV2CoV induced substantially higher binding and neutralizing antibodies, memory B cell responses, and T cell responses as compared with CVnCoV. CV2CoV also induced more potent neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 variants, including B.1.351 (beta), B.1.617.2 (delta), and C.37 (lambda). While CVnCoV provided partial protection against SARS-CoV-2 challenge, CV2CoV afforded robust protection with markedly lower viral loads in the upper and lower respiratory tract. Antibody responses correlated with protective efficacy. These data demonstrate that optimization of non-coding regions can greatly improve the immunogenicity and protective efficacy of an mRNA SARS-CoV-2 vaccine in nonhuman primates.

The rapid spread of the SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) variant, including in highly vaccinated populations, has raised important questions about the efficacy of current vaccines. Immune correlates of vaccine protection against Omicron are not known.30 cynomolgus macaques were immunized with homologous and heterologous prime-boost regimens with the mRNA-based BNT162b2 vaccine and the adenovirus vector-based Ad26.COV2.S vaccine. Following vaccination, animals were challenged with the SARS-CoV-2 Omicron variant by the intranasal and intratracheal routes.Omicron neutralizing antibodies were observed following the boost immunization and were higher in animals that received BNT162b2, whereas Omicron CD8+ T cell responses were higher in animals that received Ad26.COV2.S. Following Omicron challenge, sham controls showed more prolonged virus in nasal swabs than in bronchoalveolar lavage. Vaccinated macaques demonstrated rapid control of virus in bronchoalveolar lavage, and most vaccinated animals also controlled virus in nasal swabs, showing that current vaccines provide substantial protection against Omicron in this model. However, vaccinated animals that had moderate levels of Omicron neutralizing antibodies but negligible Omicron CD8+ T cell responses failed to control virus in the upper respiratory tract. Virologic control correlated with both antibody and T cell responses.BNT162b2 and Ad26.COV2.S provided robust protection against high-dose challenge with the SARS-CoV-2 Omicron variant in macaques. Protection against this highly mutated SARS-CoV-2 variant correlated with both humoral and cellular immune responses.

ABSTRACT Engineering the utilization of non-native substrates, or synthetic heterotrophy, in proven industrial microbes such as Saccharomyces cerevisiae represents an opportunity to valorize plentiful and renewable sources of carbon and energy as potential inputs to biotechnological processes. We previously demonstrated that activation of the galactose (GAL) regulon, a regulatory structure used by this yeast to coordinate substrate utilization with biomass formation during growth on galactose, during growth on the non-native substrate xylose results in a vastly altered gene expression profile and faster growth compared with constitutive overexpression of the same heterologous catabolic pathway. However, this effort involved the creation of a xylose-inducible variant of Gal3p (Gal3p S2514 4 . 1 ), the sensor protein of the GAL regulon, preventing this semi-synthetic regulon approach from being easily adapted to additional non-native substrates. Here, we report the construction of a variant Gal3pMC (metabolic coordinator) that exhibits robust GAL regulon activation in the presence of structurally diverse substrates and recapitulates the dynamics of the native system. Multiple molecular modeling studies confirm that Gal3p MC occupies conformational states corresponding to galactose-bound Gal3p in an inducer-independent manner. Using Gal3p MC to test a regulon approach to the assimilation of the non-native lignocellulosic sugars xylose, arabinose, and cellobiose yields higher growth rates and final cell densities when compared with a constitutive overexpression of the same set of catabolic genes. The subsequent demonstration of rapid and complete co-utilization of all three non-native substrates suggests that Gal3p MC -mediated dynamic global gene expression changes by GAL regulon activation may be universally beneficial for engineering synthetic heterotrophy.

Abstract Live oral vaccines have been explored for their protective efficacy against respiratory viruses, particularly for adenovirus serotypes 4 and 7. The potential of a live oral vaccine against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), however, remains unclear. In this study, we assessed the immunogenicity of live SARS-CoV-2 delivered to the gastrointestinal tract in rhesus macaques and its protective efficacy against intranasal and intratracheal SARS-CoV-2 challenge. Post-pyloric administration of SARS-CoV-2 by esophagogastroduodenoscopy resulted in limited virus replication in the gastrointestinal tract and minimal to no induction of mucosal antibody titers in rectal swabs, nasal swabs, and bronchoalveolar lavage. Low levels of serum neutralizing antibodies were induced and correlated with modestly diminished viral loads in nasal swabs and bronchoalveolar lavage following intranasal and intratracheal SARS-CoV-2 challenge. Overall, our data show that post-pyloric inoculation of live SARS-CoV-2 is weakly immunogenic and confers partial protection against respiratory SARS-CoV-2 challenge in rhesus macaques. Importance SARS-CoV-2 remains a global threat, despite the rapid deployment but limited coverage of multiple vaccines. Alternative vaccine strategies that have favorable manufacturing timelines, greater ease of distribution and improved coverage may offer significant public health benefits, especially in resource-limited settings. Live oral vaccines have the potential to address some of these limitations; however no studies have yet been conducted to assess the immunogenicity and protective efficacy of a live oral vaccine against SARS-CoV-2. Here we report that oral administration of live SARS-CoV-2 in non-human primates may offer prophylactic benefits, but that formulation and route of administration will require further optimization.

Abstract Bacillus Calmette–Guérin (BCG) remains the only clinically approved tuberculosis (TB) vaccine despite limited efficacy. Preclinical studies of next generation TB vaccines have typically used a murine aerosol challenge model that employs a high supraphysiologic challenge dose. Here we show that the protective efficacy of a live attenuated Mycobacterium tuberculosis (Mtb) vaccine candidate ΔLprG markedly exceeds that of BCG in a low dose murine aerosol challenge model. BCG vaccination reduced bacterial loads but failed to prevent establishment or dissemination of infection in this model. In contrast, ΔLprG prevented detectable infection in 61% of mice and resulted in striking anatomic containment of 100% breakthrough infections to a single lung. Protection was partially abrogated in a repeated low dose challenge model, which revealed serum IL-17A, IL-6, CXCL2, CCL2, IFN-γ, and CXCL1 as correlates of protection. These data demonstrate that ΔLprG provides strikingly increased protection compared to BCG, including reduced detectable infection and anatomic containment, in a low dose murine challenge model.