Abstract Background Several new variants of SARS-CoV-2 have emerged since fall 2020 which have multiple mutations in the receptor binding domain (RBD) of the spike protein. Objective We aimed to assess how mutations in RBD affected recognition of immune sera by antibodies induced by natural infection versus immunization with BNT162b2, a mRNA-based vaccine against COVID-19. Methods We produced SARS-CoV-2 RBD mutants with single mutations in the receptor binding domain (RBD) region (E484K, K417N, N501Y) or with all 3 mutations combined, as occurring in the newly emerged variants B.1.351 (South Africa) and P.1 (Brazil). Using standard and avidity ELISAs, we determined the binding capacities to mutant RBDs of antibodies induced by infection versus vaccination. Results These binding assays showed that vaccination induced antibodies recognize both wildtype and mutant RBDs with higher avidities than those raised by infection. Nevertheless, recognition of mutants RBD K417N and RBD N501Y was 2.5-3-fold reduced while RBD E484K and the triple mutant were 10-fold less well recognized, demonstrating that the mutation at position 484 was key for the observed loss in cross-reactivity. Conclusion Our binding data demonstrate improved recognition of mutant viruses by BNT162b2-induced antibodies compared to those induced by natural infection. Recognition may, however, be 10-fold reduced for the variants B.1.351/P.1, suggesting that the development of a new vaccine is warranted. The E484K mutation is an key hurdle for immune recognition, convalescent plasma and monoclonal antibody therapy as well as serological assays based on the wildtype sequence may therefore seriously impaired. Capsule summary BNT162b2 mRNA COVID-19 vaccine-induced antibodies recognize mutant viruses with up to 10-fold lower efficiency

Abstract Background Several new variants of SARS-CoV-2 have emerged since fall 2020 which have multiple mutations in the receptor binding domain (RBD) of the spike protein. Objective We aimed to assess how mutations in the SARS-CoV-2 RBD affect receptor affinity to angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) and neutralization by anti-RBD serum antibodies. Methods We produced a SARS-CoV-2 RBD mutant (RBDmut) with key mutations (E484K, K417N, N501Y) from the newly emerged Brazilian variant. Using Biolayer Interferometry, we analyzed the binding of this mutant to ACE2, and the susceptibility to neutralization by sera from vaccinated mice and COVID-19 convalescent patients. Results Kinetic profiles showed increased RBDmut - ACE2 affinity compared to RBDwt, and binding of vaccine-elicited or convalescent sera was significantly reduced. Likewise, both sera types showed significantly reduced ability to block RBDmut - ACE2 binding indicating that antibodies induced by RBDwt have reduced capability to neutralize mutant virus. Conclusion Our physiochemical data show enhanced infectivity and reduced neutralization by polyclonal antibodies of the Brazilian variant of SARS-CoV-2. Capsule summary SARS-CoV-2 variant with Brazilian RBD mutations shows increased ACE2 affinity and reduced susceptibility to blockage by vaccine-elicited and convalescent sera.

Abstract In this report, we mechanistically reveal how the Variant of Concern (VOC) SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) escapes neutralizing antibody responses, by characterization of this variant, and wildtype Wuhan and Delta variant (B.1.617.2). Convalescent sera as well as sera obtained from participants who received two or three doses of mRNA vaccines (Moderna-mRNA-1273 ® or Pfizer-BNT162b2 ® ) were used for comparison in this study. Our data demonstrate that both the Delta as well as Omicron variants exhibit higher affinity for the receptor ACE2, facilitating infection and causing antibody escape by receptor affinity (affinity escape), due to reduced ability of antibodies to compete with RBD-receptor interaction and virus neutralization. In contrast, only Omicron but not Delta variant escaped antibody recognition, most likely because only Omicron exhibit the mutation at position E484 associated with reduced recognition, resulting in further reduced neutralization (specificity escape). Nevertheless, the immunizations with RNA based vaccines resulted in marked viral neutralization in vitro for all strains, compatible with the fact that Omicron is still largely susceptible to vaccination-induced antibodies, despite affinity- and specificity escape.

Summary Rabies virus (RABV) causes lethal encephalitis and is responsible for approximately 60,000 deaths per year. As the sole virion-surface protein, the rabies virus glycoprotein (RABV-G) mediates host-cell entry. RABV-G’s pre-fusion trimeric conformation displays epitopes bound by protective neutralizing antibodies which can be induced by vaccination or passively administered for post-exposure prophylaxis. We report a 2.8-Å structure of a RABV-G trimer in the pre-fusion conformation, in complex with two neutralizing and protective monoclonal antibodies, 17C7 and 1112-1. One of these antibodies is a licensed prophylactic (17C7, Rabishield), which we show locks the protein in pre-fusion conformation. We demonstrate that targeted mutations can stabilize RABV-G in the pre-fusion conformation, a key step towards structure-guided vaccine design. These data reveal the higher-order architecture of a key therapeutic target and the structural basis of neutralization by antibodies binding two key antigenic sites, and will facilitate the development of improved vaccines and prophylactic antibodies.