Antibodies perform both neutralizing and non-neutralizing effector functions that protect against certain pathogen-induced diseases. A human antibody directed at the SARS-CoV-2 Spike N-terminal domain (NTD), DH1052, was recently shown to be non-neutralizing, yet it protected mice and cynomolgus macaques from severe disease. The mechanisms of NTD non-neutralizing antibody-mediated protection are unknown. Here we show that Fc effector functions mediate NTD non-neutralizing antibody (non-nAb) protection against SARS-CoV-2 MA10 viral challenge in mice. Though non-nAb prophylactic infusion did not suppress infectious viral titers in the lung as potently as neutralizing antibody (nAb) infusion, disease markers including gross lung discoloration were similar in nAb and non-nAb groups. Fc functional knockout substitutions abolished non-nAb protection and increased viral titers in the nAb group. Fc enhancement increased non-nAb protection relative to WT, supporting a positive association between Fc functionality and degree of protection from SARS-CoV-2 infection. For therapeutic administration of antibodies, non-nAb effector functions contributed to virus suppression and lessening of lung discoloration, but the presence of neutralization was required for optimal protection from disease. This study demonstrates that non-nAbs can utilize Fc-mediated mechanisms to lower viral load and prevent lung damage due to coronavirus infection.

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.

Immune responses to SARS-CoV-2 primarily target the receptor binding domain of the spike protein, which continually mutates to escape acquired immunity. Other regions in the spike S2 subunit, such as the stem helix and the segment encompassing residues 815-823 adjacent to the fusion peptide, are highly conserved across sarbecoviruses and are recognized by broadly reactive antibodies, providing hope that vaccines targeting these epitopes could offer protection against both current and emergent viruses. Here we employed computational modeling to design scaffolded immunogens that display the spike 815-823 peptide and the stem helix epitopes without the distracting and immunodominant RBD. These engineered proteins bound with high affinity and specificity to the mature and germline versions of previously identified broadly protective human antibodies. Epitope scaffolds interacted with both sera and isolated monoclonal antibodies with broadly reactivity from individuals with pre-existing SARS-CoV-2 immunity. When used as immunogens, epitope scaffolds elicited sera with broad betacoronavirus reactivity and protected as "boosts" against live virus challenge in mice, illustrating their potential as components of a future pancoronavirus vaccine.

The HVTN 705 Imbokodo trial of 2636 people without HIV and assigned female sex at birth, conducted in southern Africa, evaluated a heterologous HIV-1 vaccine regimen: mosaic adenovirus 26-based vaccine (Ad26.Mos4.HIV) at Months 0, 3, 6, 12 and alum-adjuvanted clade C gp140 at Months 6, 12. Per-protocol vaccine efficacy (VE) against HIV-1 diagnosis from seven to 24 months was 14.1% (95% CI: -22.0% to 39.5%). Immune correlates analysis was performed for markers selected based on prior evidence in efficacy trials and/or nonhuman primate models.

Induction of protective antibodies is a critical goal of HIV-1 vaccine development. One strategy is to induce non-neutralizing antibodies that kill virus-infected cells as these antibody specificities have been implicated in slowing HIV-1 disease progression and in protection. HIV-1 Env constant region 1 and 2 (C1C2) antibodies frequently contain potent antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) making them a vaccine target. Here we explore the effect of delayed and repetitive boosting of RV144 vaccinee recipients with ALVAC/AIDSVAX B/E on the C1C2-specific antibody repertoire. It was found that boosting increased clonal lineage specific ADCC breadth and potency. A ligand crystal structure of a vaccine-induced broad and potent ADCC-mediating C1C2-specific antibody showed that it bound a highly conserved Env gp120 epitope. Thus, rationally designed boosting strategies to affinity mature these type of IgG C1C2-specific antibody responses may be one method by which to make an improved HIV vaccine with higher efficacy than seen in the RV144 trial.