Abstract The SARS-CoV-2 spike (S) protein, a primary target for COVID-19 vaccine development, presents its Receptor Binding Domain in two conformations: receptor-accessible “up” or receptor-inaccessible “down” conformations. Here, we report that the commonly used stabilized S ectodomain construct “2P” is sensitive to cold temperature, and that this cold sensitivity is resolved in a “down” state stabilized spike. Our results will impact structural, functional and vaccine studies that use the SARS-CoV-2 S ectodomain.

ABSTRACT Coronavirus vaccines that are highly effective against SARS-CoV-2 variants are needed to control the current pandemic. We previously reported a receptor-binding domain (RBD) sortase A-conjugated ferritin nanoparticle (RBD-scNP) vaccine that induced neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 and pre-emergent sarbecoviruses and protected monkeys from SARS-CoV-2 WA-1 infection. Here, we demonstrate SARS-CoV-2 RBD-scNP immunization induces potent neutralizing antibodies in non-human primates (NHPs) against all eight SARS-CoV-2 variants tested including the Beta, Delta, and Omicron variants. The Omicron variant was neutralized by RBD-scNP-induced serum antibodies with a mean of 10.6-fold reduction of ID50 titers compared to SARS-CoV-2 D614G. Immunization with RBD-scNPs protected NHPs from SARS-CoV-2 WA-1, Beta, and Delta variant challenge, and protected mice from challenges of SARS-CoV-2 Beta variant and two other heterologous sarbecoviruses. These results demonstrate the ability of RBD-scNPs to induce broad neutralization of SARS-CoV-2 variants and to protect NHPs and mice from multiple different SARS-related viruses. Such a vaccine could provide the needed immunity to slow the spread of and reduce disease caused by SARS-CoV-2 variants such as Delta and Omicron.

Abstract Antibody titers that inhibit the influenza virus hemagglutinin (HA) from engaging its receptor are the accepted correlate of protection from infection. Many potent antibodies with broad, intra-subtype specificity bind HA at the receptor binding site (RBS). One barrier to broad H1-H3 cross-subtype neutralization is an insertion (133a) between positions 133 and 134 on the rim of the H1 HA RBS. We describe here a class of antibodies that overcome this barrier. These genetically unrestricted antibodies are abundant in the human B-cell memory compartment. Analysis of the affinities of selected members of this class for historical H1 and H3 isolates suggest that they were elicited by H3 exposure and broadened or diverted by later exposure(s) to H1 HA. RBS mutations in egg-adapted vaccine strains cause the new H1 specificity of these antibodies to depend on the egg adaptation. The results suggest that suitable immunogens might elicit 133a-independent, H1-H3 cross neutralization by RBS-directed antibodies.