Abstract The SARS-CoV-2 BA.1 and BA.2 (Omicron) variants contain more than 30 mutations within the spike protein and evade therapeutic monoclonal antibodies (mAbs). Here, we report a receptor-binding domain (RBD) targeting human antibody (002-S21F2) that effectively neutralizes live viral isolates of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) including Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron (BA.1 and BA.2) with IC50 ranging from 0.02 – 0.05 μg/ml. This near germline antibody 002-S21F2 has unique genetic features that are distinct from any reported SARS-CoV-2 mAbs. Structural studies of the full-length IgG in complex with spike trimers (Omicron and WA.1) reveal that 002-S21F2 recognizes an epitope on the outer face of RBD (class-3 surface), outside the ACE2 binding motif and its unique molecular features enable it to overcome mutations found in the Omicron variants. The discovery and comprehensive structural analysis of 002-S21F2 provide valuable insight for broad and potent neutralization of SARS-CoV-2 Omicron variants BA.1 and BA.2.

A detailed understanding of the molecular features of the neutralizing epitopes developed by viral escape mutants is important for predicting and developing vaccines or therapeutic antibodies against continuously emerging SARS-CoV-2 variants. Here, we report three human monoclonal antibodies (mAbs) generated from COVID-19 recovered individuals during first wave of pandemic in India. These mAbs had publicly shared near germline gene usage and potently neutralized Alpha and Delta, but poorly neutralized Beta and completely failed to neutralize Omicron BA.1 SARS-CoV-2 variants. Structural analysis of these three mAbs in complex with trimeric spike protein showed that all three mAbs are involved in bivalent spike binding with two mAbs targeting class-1 and one targeting class-4 Receptor Binding Domain (RBD) epitope. Comparison of immunogenetic makeup, structure, and function of these three mAbs with our recently reported class-3 RBD binding mAb that potently neutralized all SARS-CoV-2 variants revealed precise antibody footprint, specific molecular interactions associated with the most potent multi-variant binding / neutralization efficacy. This knowledge has timely significance for understanding how a combination of certain mutations affect the binding or neutralization of an antibody and thus have implications for predicting structural features of emerging SARS-CoV-2 escape variants and to develop vaccines or therapeutic antibodies against these.

ABSTRACT A limited subset of HIV-1 infected adult individuals typically after at least 2-3 years of chronic infection, develop broadly neutralizing antibodies (bnAbs), suggesting that highly conserved neutralizing epitopes on the HIV-1 envelope glycoprotein are difficult for B cell receptors to effectively target, during natural infection. Recent studies have shown the evolution of bnAbs in HIV-1 infected infants. We used bulk BCR sequencing (BCR-seq) to profile the B cell receptors from longitudinal samples (3 time points) collected from a rare pair of antiretroviral-naïve, HIV-1 infected pediatric monozygotic twins (AIIMS_329 and AIIMS_330) who displayed elite plasma neutralizing activity against HIV-1. BCR-seq of both twins revealed convergent antibody characteristics including V-gene use, CDRH3 lengths and somatic hypermutation (SHM). Further, antibody clonotypes with genetic features similar to highly potent bnAbs isolated from adults showed ongoing development in donor AIIMS_330 but not in AIIMS_329, corroborating our earlier findings based on plasma bnAbs responses. An increase in SHM was observed in sequences of the IgA isotype from AIIMS_330. This study suggests that children living with chronic HIV-1 can develop clonotypes of HIV-1 bnAbs against multiple envelope epitopes similar to those isolated from adults, highlighting that such B cells could be steered to elicit bnAbs responses through vaccines aimed to induce bnAbs against HIV-1 in a broad range of people including children.

Abstract Previous studies showed that a discrete population of the CD8 T cells with HLADR + CD38 + phenotype expand massively during the acute febrile phase of dengue natural infection. Although about a third of these massively expanding HLADR + CD38 + CD8 T cells were of CD69 high phenotype, only a small fraction of them produced IFNγ upon in vitro peptide stimulation. What other cytokines/ chemokines do these peptides stimulated HLADR + CD38 + CD8 T cells express, what transcriptional profiles distinguish the CD69 + IFNγ + , CD69 + IFNγ - , and CD69 - IFNγ - subsets, and whether the expansion of the total HLADR + CD38 + CD8 T cells or the IFNγ producing CD8 T cells differ depending on disease severity remained unclear. This study addresses these knowledge gaps. We find that the CD69 + IFNγ + subset uniquely expressed key genes involved in protein translation, cellular metabolism, proliferation and dendritic cell cross talk. Both the CD69 + IFNγ + and CD69 + IFNγ - subsets had an antigen responsive gene signature with genes involved in cytotoxic effector functions, regulation of T cell receptor signaling, signaling by MAPK, chemotaxis and T cell trafficking to inflamed tissues with the expression being more robust in the IFNγ + CD69 + subset. On the other hand, the CD69 - IFNγ - subset was biased towards expression of genes that both augment and dampen T cell responses. Lastly, the expansion of total HLADR + CD38 + CD8 T cells and also the IFNγ producing HLADR + CD38 + CD8 T cells was similar in patients with different grades of disease. Taken together, this study provides valuable insights into the inherent diversity of the effector CD8 T cell response during dengue.

SUMMARY The structural and characteristic features of HIV-1 broadly neutralizing antibodies (bnAbs) from chronically infected pediatric donors are currently unknown. Herein, we characterized a heavy chain matured HIV-1 bnAb 44m, identified from a pediatric elite-neutralizer. Interestingly, in comparison to its wild-type AIIMS-P01 bnAb, 44m exhibited moderately higher level of somatic hypermutations of 15.2%. The 44m neutralized 79% of HIV-1 heterologous viruses (n=58) tested, with a geometric mean IC 50 titer of 0.36 µg/ml. The cryo-EM structure of 44m Fab in complex with fully-cleaved glycosylated native-like BG505.SOSIP.664.T332N gp140 envelope trimer at 4.4Å resolution revealed that 44m targets the V3-glycan N332-supersite and GDIR motif to neutralize HIV-1 with improved potency and breadth, plausibly attributed by a matured heavy chain as compared to that of wild-type AIIMS-P01. This study further improves our understanding on pediatric HIV-1 bnAbs and structural basis of broad HIV-1 neutralization by 44m may be useful blueprint for vaccine design in future.