Abstract There is a great need for the development of vaccines for preventing SARS-CoV-2 infection and mitigating the COVID-19 pandemic. Here, we developed two modified vaccinia Ankara (MVA) based vaccines which express either a membrane anchored full-length spike protein (MVA/S) stabilized in a prefusion state or the S1 region of the spike (MVA/S1) which forms trimers and is secreted. Both immunogens contained the receptor-binding domain (RBD) which is a known target of antibody-mediated neutralization. Following immunizations with MVA/S or MVA/S1, both spike protein recombinants induced strong IgG antibodies to purified full-length SARS-CoV-2 spike protein. The MVA/S induced a robust antibody response to purified RBD, S1 and S2 whereas MVA/S1 induced an antibody response to the S1 region outside of the RBD region. Both vaccines induced an antibody response in the lung and that was associated with induction of bronchus-associated lymphoid tissue. MVA/S but not MVA/S1 vaccinated mice generated robust neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 that strongly correlated with RBD antibody binding titers. Mechanistically, S1 binding to ACE-2 was strong but reduced following prolonged pre-incubation at room temperature suggesting confirmation changes in RBD with time. These results demonstrate MVA/S is a potential vaccine candidate against SARS-CoV-2 infection.

Summary HIV-1 clade C envelope immunogens that elicit both neutralizing and non-neutralizing V1V2-scaffold specific antibodies (protective correlates from RV144 human trial) are urgently needed due to the prevalence of this clade in the most impacted regions worldwide. To achieve this, we introduced structure-guided changes followed by consensus-C sequence-guided optimizations at the V2-region to generate UFO-v2-RQH 173 trimer. This improved the abundance of native-like trimers and carried an intrinsic dynamic V2-loop. Following immunization of rabbits, the wild-type protein failed to elicit any autologous neutralizing antibodies but UFO-v2-RQH 173 elicited both autologous neutralizing and broad V1V2-scaffold antibodies. The variant with 173Y modification in V2-region, most prevalent among HIV-1 sequences, showed decreased ability in displaying native-like V1V2 epitope with time in-vitro and elicited antibodies with lower neutralizing and higher V1V2-scaffold activities. Our results identify a clade C C.1086-UFO-v2-RQH 173 trimer capable of eliciting improved neutralizing and V1V2-scaffold antibodies, and reveal the importance of V2-region in tuning this.