Prototype DNA vaccines for SARS-CoV-2 The development of a vaccine to protect against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is an urgent biomedical need. Yu et al. designed a series of prototype DNA vaccines against the SARS-CoV-2 spike protein, which is used by the virus to bind and invade human cells. Analysis of the vaccine candidates in rhesus macaques showed that animals developed protective humoral and cellular immune responses when challenged with the virus. Neutralizing antibody titers were also observed at levels similar to those seen in humans who have recovered from SARS-CoV-2 infection. Science , this issue p. 806

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 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.

The global COVID-19 pandemic has sparked intense interest in the rapid development of vaccines as well as animal models to evaluate vaccine candidates and to define immune correlates of protection. We recently reported a mouse-adapted SARS-CoV-2 virus strain (MA10) with the potential to infect wild-type laboratory mice, driving high levels of viral replication in respiratory tract tissues as well as severe clinical and respiratory symptoms, aspects of COVID-19 disease in humans that are important to capture in model systems. We evaluated the immunogenicity and protective efficacy of novel rhesus adenovirus serotype 52 (RhAd52) vaccines against MA10 challenge in mice. Baseline seroprevalence is lower for rhesus adenovirus vectors than for human or chimpanzee adenovirus vectors, making these vectors attractive candidates for vaccine development. We observed that RhAd52 vaccines elicited robust binding and neutralizing antibody titers, which inversely correlated with viral replication after challenge. These data support the development of RhAd52 vaccines and the use of the MA10 challenge virus to screen novel vaccine candidates and to study the immunologic mechanisms that underscore protection from SARS-CoV-2 challenge in wild-type mice.

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.