The recent spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) exemplifies the critical need for accurate and rapid diagnostic assays to prompt clinical and public health interventions. Currently, several quantitative reverse transcription–PCR (RT–qPCR) assays are being used by clinical, research and public health laboratories. However, it is currently unclear whether results from different tests are comparable. Our goal was to make independent evaluations of primer–probe sets used in four common SARS-CoV-2 diagnostic assays. From our comparisons of RT–qPCR analytical efficiency and sensitivity, we show that all primer–probe sets can be used to detect SARS-CoV-2 at 500 viral RNA copies per reaction. The exception for this is the RdRp-SARSr (Charité) confirmatory primer–probe set which has low sensitivity, probably due to a mismatch to circulating SARS-CoV-2 in the reverse primer. We did not find evidence for background amplification with pre-COVID-19 samples or recent SARS-CoV-2 evolution decreasing sensitivity. Our recommendation for SARS-CoV-2 diagnostic testing is to select an assay with high sensitivity and that is regionally used, to ease comparability between outcomes. This is a comparative analysis of the performance of the primer–probe sets from four open-source molecular diagnostic assays for SARS-CoV-2 recommended by the World Health Organization.

Abstract SARS-CoV-2 remdesivir resistance mutations have been generated in vitro but have not been reported in patients receiving treatment with the antiviral agent. We present a case of an immunocompromised patient with acquired B-cell deficiency who developed an indolent, protracted course of SARS-CoV-2 infection. Remdesivir therapy alleviated symptoms and produced a transient virologic response, but her course was complicated by recrudescence of high-grade viral shedding. Whole genome sequencing identified a mutation, E802D, in the nsp12 RNA-dependent RNA polymerase, which was not present in pre-treatment specimens. In vitro experiments demonstrated that the mutation conferred a ~6-fold increase in remdesivir IC 50 but resulted in a fitness cost in the absence of remdesivir. Sustained clinical and virologic response was achieved after treatment with casirivimab-imdevimab. Although the fitness cost observed in vitro may limit the risk posed by E802D, this case illustrates the importance of monitoring for remdesivir resistance and the potential benefit of combinatorial therapies in immunocompromised patients with SARS-CoV-2 infection.

The emergence of SARS-CoV-2 variants with mutations in major neutralizing antibody-binding sites can affect humoral immunity induced by infection or vaccination1-6. Here we analysed the development of anti-SARS-CoV-2 antibody and T cell responses in individuals who were previously infected (recovered) or uninfected (naive) and received mRNA vaccines to SARS-CoV-2. While individuals who were previously infected sustained higher antibody titres than individuals who were uninfected post-vaccination, the latter reached comparable levels of neutralization responses to the ancestral strain after the second vaccine dose. T cell activation markers measured upon spike or nucleocapsid peptide in vitro stimulation showed a progressive increase after vaccination. Comprehensive analysis of plasma neutralization using 16 authentic isolates of distinct locally circulating SARS-CoV-2 variants revealed a range of reduction in the neutralization capacity associated with specific mutations in the spike gene: lineages with E484K and N501Y/T (for example, B.1.351 and P.1) had the greatest reduction, followed by lineages with L452R (for example, B.1.617.2). While both groups retained neutralization capacity against all variants, plasma from individuals who were previously infected and vaccinated displayed overall better neutralization capacity than plasma from individuals who were uninfected and also received two vaccine doses, pointing to vaccine boosters as a relevant future strategy to alleviate the effect of emerging variants on antibody neutralizing activity.

Abstract The current RT-qPCR assay recommended for SARS-CoV-2 testing in the United States requires analysis of three genomic targets per sample: two viral and one host. To simplify testing and reduce the volume of required reagents, we developed a multiplex RT-qPCR assay to detect SARS-CoV-2 in a single reaction. We used existing N1, N2, and RP primer and probe sets by the CDC, but substituted fluorophores to allow multiplexing of the assay. The cycle threshold (Ct) values of our multiplex RT-qPCR were comparable to those obtained by the singleplex assay adapted for research purposes. Low copies (>500 copies / reaction) of SARS-CoV-2 RNA were consistently detected by the multiplex RT-qPCR. Our novel multiplex RT-qPCR improves upon current singleplex diagnostics by saving reagents, costs, time and labor.

Abstract Over the last century, outbreaks and pandemics have occurred with disturbing regularity, necessitating advance preparation and large-scale, coordinated response. Here, we developed a machine learning predictive model of disease severity and length of hospitalization for COVID-19, which can be utilized as a platform for future unknown viral outbreaks. We combined untargeted metabolomics on plasma data obtained from COVID-19 patients (n = 111) during hospitalization and healthy controls (n = 342), clinical and comorbidity data (n = 508) to build this patient triage platform, which consists of three parts: (i) the clinical decision tree, which amongst other biomarkers showed that patients with increased eosinophils have worse disease prognosis and can serve as a new potential biomarker with high accuracy (AUC = 0.974), (ii) the estimation of patient hospitalization length with ± 5 days error (R 2 = 0.9765) and (iii) the prediction of the disease severity and the need of patient transfer to the intensive care unit. We report a significant decrease in serotonin levels in patients who needed positive airway pressure oxygen and/or were intubated. Furthermore, 5-hydroxy tryptophan, allantoin, and glucuronic acid metabolites were increased in COVID-19 patients and collectively they can serve as biomarkers to predict disease progression. The ability to quickly identify which patients will develop life-threatening illness would allow the efficient allocation of medical resources and implementation of the most effective medical interventions. We would advocate that the same approach could be utilized in future viral outbreaks to help hospitals triage patients more effectively and improve patient outcomes while optimizing healthcare resources.

Abstract The impact of coronavirus disease 2019 (COVID-19) mRNA vaccination on pregnancy and fertility has become a major topic of public interest. We investigated two of the most widely propagated claims to determine 1) whether COVID-19 mRNA vaccination of mice during early pregnancy is associated with an increased incidence of birth defects or growth abnormalities, and 2) whether COVID-19 mRNA-vaccinated human volunteers exhibit elevated levels of antibodies to the human placental protein syncytin-1. Using a mouse model, we found that intramuscular COVID-19 mRNA vaccination during early pregnancy at gestational age E7.5 did not lead to differences in fetal size by crown-rump length or weight at term, nor did we observe any gross birth defects. In contrast, injection of the TLR3 agonist and double-stranded RNA mimic polyinosinic-polycytidylic acid, or poly(I:C), impacted growth in utero leading to reduced fetal size. No overt maternal illness following either vaccination or poly(I:C) exposure was observed. We also found that term fetuses from vaccinated murine pregnancies exhibit high circulating levels of anti-Spike and anti-RBD antibodies to SARS-CoV-2 consistent with maternal antibody status, indicating transplacental transfer. Finally, we did not detect increased levels of circulating anti-syncytin-1 antibodies in a cohort of COVID-19 vaccinated adults compared to unvaccinated adults by ELISA. Our findings contradict popular claims associating COVID-19 mRNA vaccination with infertility and adverse neonatal outcomes.