Abstract The SARS-CoV-2 Omicron BA.1 variant emerged in 2021 1 and has multiple mutations in its spike protein 2 . Here we show that the spike protein of Omicron has a higher affinity for ACE2 compared with Delta, and a marked change in its antigenicity increases Omicron’s evasion of therapeutic monoclonal and vaccine-elicited polyclonal neutralizing antibodies after two doses. mRNA vaccination as a third vaccine dose rescues and broadens neutralization. Importantly, the antiviral drugs remdesivir and molnupiravir retain efficacy against Omicron BA.1. Replication was similar for Omicron and Delta virus isolates in human nasal epithelial cultures. However, in lung cells and gut cells, Omicron demonstrated lower replication. Omicron spike protein was less efficiently cleaved compared with Delta. The differences in replication were mapped to the entry efficiency of the virus on the basis of spike-pseudotyped virus assays. The defect in entry of Omicron pseudotyped virus to specific cell types effectively correlated with higher cellular RNA expression of TMPRSS2 , and deletion of TMPRSS2 affected Delta entry to a greater extent than Omicron. Furthermore, drug inhibitors targeting specific entry pathways 3 demonstrated that the Omicron spike inefficiently uses the cellular protease TMPRSS2, which promotes cell entry through plasma membrane fusion, with greater dependency on cell entry through the endocytic pathway. Consistent with suboptimal S1/S2 cleavage and inability to use TMPRSS2, syncytium formation by the Omicron spike was substantially impaired compared with the Delta spike. The less efficient spike cleavage of Omicron at S1/S2 is associated with a shift in cellular tropism away from TMPRSS2-expressing cells, with implications for altered pathogenesis.

Abstract Although two-dose mRNA vaccination provides excellent protection against SARS-CoV-2, there is little information about vaccine efficacy against variants of concern (VOC) in individuals above eighty years of age 1 . Here we analysed immune responses following vaccination with the BNT162b2 mRNA vaccine 2 in elderly participants and younger healthcare workers. Serum neutralization and levels of binding IgG or IgA after the first vaccine dose were lower in older individuals, with a marked drop in participants over eighty years old. Sera from participants above eighty showed lower neutralization potency against the B.1.1.7 (Alpha), B.1.351 (Beta) and P.1. (Gamma) VOC than against the wild-type virus and were more likely to lack any neutralization against VOC following the first dose. However, following the second dose, neutralization against VOC was detectable regardless of age. The frequency of SARS-CoV-2 spike-specific memory B cells was higher in elderly responders (whose serum showed neutralization activity) than in non-responders after the first dose. Elderly participants showed a clear reduction in somatic hypermutation of class-switched cells. The production of interferon-γ and interleukin-2 by SARS-CoV-2 spike-specific T cells was lower in older participants, and both cytokines were secreted primarily by CD4 T cells. We conclude that the elderly are a high-risk population and that specific measures to boost vaccine responses in this population are warranted, particularly where variants of concern are circulating.

Abstract Human cytomegalovirus (HCMV) is a major human pathogen whose life-long persistence is enabled by its remarkable capacity to systematically subvert host immune defences. In exploring the finding that HCMV infection upregulates tumor necrosis factor receptor 2 (TNFR2), a ligand for the pro-inflammatory anti-viral cytokine TNFa, we discovered the underlying mechanism was due to targeting of the protease, A Disintegrin And Metalloproteinase 17 (ADAM17). ADAM17 is the prototype ‘sheddase’, a family of proteases that cleaves other membrane-bound proteins to release biologically active ectodomains into the supernatant. HCMV impaired ADAM17 surface expression through the action of two virally-encoded proteins in its U L / b ’ region, UL148 and UL148D. Proteomic plasma membrane profiling of cells infected with a HCMV double deletion mutant for UL148 and UL148D with restored ADAM17 expression, combined with ADAM17 functional blockade, showed that HCMV stabilized the surface expression of 114 proteins (p<0.05) in an ADAM17-dependent fashion. These included known substrates of ADAM17 with established immunological functions such as TNFR2 and Jagged1, but also numerous novel host and viral targets, such as Nectin1, UL8 and UL144. Regulation of TNFα-induced cytokine responses and NK inhibition during HCMV infection were dependent on this impairment of ADAM17. We therefore identify a viral immunoregulatory mechanism in which targeting a single sheddase enables broad regulation of multiple critical surface receptors, revealing a paradigm for viral-encoded immunomodulation. Significance statement Human cytomegalovirus (HCMV) is an important pathogen, being the commonest infectious cause of brain damage to babies and the primary reason for hospital readmissions in transplant recipients. Even though HCMV induces the strongest immune responses by any human pathogen, it evades host defences and persists for life. This study describes a novel immunoregulatory strategy through which HCMV modulates multiple immune pathways simultaneously, by targeting a single host protein. HCMV UL148 and UL148D impair the maturation of the sheddase, A Disintegrin And Metalloproteinase 17, profoundly altering surface expression of numerous immunoregulatory proteins. This is the first description of viral genes targeting this pathway. Our findings may be relevant for future viral therapies and understanding the impact of HCMV in developmental biology.

Abstract Human cytomegalovirus (HCMV) is an important human pathogen and a paradigm of viral immune evasion, targeting intrinsic, innate and adaptive immunity. We have employed two novel, orthogonal multiplexed tandem mass tag-based proteomic screens to identify host proteins downregulated by viral factors expressed during the latest phases of viral infection. This approach revealed that the HIV-1 restriction factor Schlafen-11 (SLFN11) was degraded by the poorly characterised, late-expressed HCMV protein RL1, via recruitment of the Cullin4-RING E3 Ubiquitin Ligase (CRL4) complex. SLFN11 potently restricted HCMV infection, inhibiting the formation and spread of viral plaques. Overall, we show that a restriction factor previously thought only to inhibit RNA viruses additionally restricts HCMV. We define the mechanism of viral antagonism and also describe an important resource for revealing additional molecules of importance in antiviral innate immunity and viral immune evasion. Significance Statement Previous proteomic analyses of host factors targeted for downregulation by HCMV have focused on early or intermediate stages of infection. Using multiplexed proteomics, we have systematically identified viral factors that target each host protein downregulated during the latest stage of infection, after the onset of viral DNA replication. Schlafen-11 (SLFN11), an interferon-stimulated gene and restriction factor for retroviruses and certain RNA viruses, potently restricted HCMV infection. Our discovery that the late-expressed HCMV protein RL1 targets SLFN11 for proteasomal degradation provides the first evidence for a viral antagonist of this critical cellular protein. We therefore redefine SLFN11 as an important factor that targets DNA viruses as well as RNA viruses, offering novel therapeutic potential via molecules that inhibit RL1-mediated SLFN11 degradation.

Asymptomatic SARS-CoV-2 infections were widely reported during the COVID-19 pandemic, acting as a hidden source of infection. Many existing studies investigating asymptomatic immunity failed to recruit true asymptomatic individuals. Thus, we conducted a longitudinal cohort study to evaluate humoral- and cell-mediated responses to infection and vaccination in well-defined asymptomatic young adults (the Asymptomatic COVID-19 in Education [ACE] cohort).