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.

BACKGROUND. The effects of the novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) in pregnancy remain relatively unknown. We present a case of second trimester pregnancy with symptomatic COVID-19 complicated by severe preeclampsia and placental abruption.

The novel coronavirus SARS-CoV-2 was first detected in the Pacific Northwest region of the United States in January 2020, with subsequent COVID-19 outbreaks detected in all 50 states by early March. To uncover the sources of SARS-CoV-2 introductions and patterns of spread within the United States, we sequenced nine viral genomes from early reported COVID-19 patients in Connecticut. Our phylogenetic analysis places the majority of these genomes with viruses sequenced from Washington state. By coupling our genomic data with domestic and international travel patterns, we show that early SARS-CoV-2 transmission in Connecticut was likely driven by domestic introductions. Moreover, the risk of domestic importation to Connecticut exceeded that of international importation by mid-March regardless of our estimated effects of federal travel restrictions. This study provides evidence of widespread sustained transmission of SARS-CoV-2 within the United States and highlights the critical need for local surveillance.

Genome sequencing of Zika virus samples from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes in Florida shows that the virus was probably introduced into the United States on multiple occasions, and that the Caribbean is the most likely source. Three papers in this issue present a wealth of new Zika virus (ZIKV) genome sequences and further insights into the genetic epidemiology of ZIKV. Nathan Grubaugh et al. provide 39 new ZIKV genome sequences from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes in Florida. Phylogenetic analysis suggests that the virus has been introduced on multiple separate occasions, probably linked to travel from the Caribbean. They find a low probability of long-term persistence of ZIKV transmission chains within Florida, suggesting that the potential for future ZIKV outbreaks there will depend on transmission dynamics in the Americas. Nuno Faria et al. and Hayden Metsky et al. reconstruct the spread of ZIKV in Brazil and the Americas. Faria et al. provide 54 new ZIKV genomes, several sequenced in real time in a mobile genomics laboratory. They trace the spatial origins and spread of ZIKV in Brazil and the Americas and date the timing of the international spread of ZIKV from Brazil. They find that northeast Brazil had a crucial role in the establishment of the epidemic and the spread of the virus within Brazil and the Americas. Metsky et al. generate 110 ZIKV genomes from clinical and mosquito samples from ten regions. They also see rapid expansion of the epidemic within Brazil and multiple introductions to other geographic areas. In agreement with Faria et al., they find that ZIKV circulated unobserved for many months before transmission was detected. Metsky et al. additionally describe ZIKV evolution and discuss how the accumulation of mutations might affect the performance of diagnostic tests in the future. Zika virus (ZIKV) is causing an unprecedented epidemic linked to severe congenital abnormalities1,2. In July 2016, mosquito-borne ZIKV transmission was reported in the continental United States; since then, hundreds of locally acquired infections have been reported in Florida3,4. To gain insights into the timing, source, and likely route(s) of ZIKV introduction, we tracked the virus from its first detection in Florida by sequencing ZIKV genomes from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes. We show that at least 4 introductions, but potentially as many as 40, contributed to the outbreak in Florida and that local transmission is likely to have started in the spring of 2016—several months before its initial detection. By analysing surveillance and genetic data, we show that ZIKV moved among transmission zones in Miami. Our analyses show that most introductions were linked to the Caribbean, a finding corroborated by the high incidence rates and traffic volumes from the region into the Miami area. Our study provides an understanding of how ZIKV initiates transmission in new regions.

Abstract The impact of a prior SARS-CoV-2 infection on the progression of subsequent infections has been unclear. Using a convenience sample of 94,812 longitudinal RT-qPCR measurements from anterior nares and oropharyngeal swabs, we identified 71 individuals with two well-sampled SARS-CoV-2 infections between March 11 th , 2020, and July 28 th , 2022. We compared the SARS-CoV-2 viral kinetics of first vs . second infections in this group, adjusting for viral variant, vaccination status, and age. Relative to first infections, second infections usually featured a faster clearance time. Furthermore, a person’s relative (rank-order) viral clearance time, compared to others infected with the same variant, was roughly conserved across first and second infections, so that individuals who had a relatively fast clearance time in their first infection also tended to have a relatively fast clearance time in their second infection (Spearman correlation coefficient: 0.30, 95% credible interval (0.12, 0.46)). These findings provide evidence that, like vaccination, immunity from a prior SARS-CoV-2 infection shortens the duration of subsequent acute SARS-CoV-2 infections principally by reducing viral clearance time. Additionally, there appears to be an inherent element of the immune response, or some other host factor, that shapes a person’s relative ability to clear SARS-CoV-2 infection that persists across sequential infections.

Abstract Arthropod-borne viruses (arboviruses) require replication across a wide range of temperatures to perpetuate. While vertebrate hosts tend to maintain temperatures of approximately 37°C - 40°C, arthropods are subject to ambient temperatures which can have a daily fluctuation of > 10°C. Temperatures impact vector competence, extrinsic incubation period, and mosquito survival unimodally, with optimum occurring at some intermediate temperature. In addition, the mean and range of daily temperature fluctuations influence arbovirus perpetuation and vector competence. The impact of temperature on arbovirus genetic diversity during systemic mosquito infection, however, is poorly understood. Therefore, we determined how constant extrinsic incubation temperatures of 25°C, 28°C, 32°C, and 35°C control Zika virus (ZIKV) vector competence and population dynamics within Aedes aegypti and Aedes albopictus mosquitoes. We also examined diurnally fluctuating temperatures which more faithfully mimic field conditions in the tropics. We found that vector competence varied in a unimodal manner for constant temperatures peaking between 28°C and 32°C for both Aedes species. Transmission peaked at 10 days post-infection for Aedes aegypti and 14 days for Aedes albopictus. The effect of diurnal temperature was distinct and could not have been predicted from constant temperature-derived data. Using RNA-seq to characterize ZIKV population structure, we identified that temperature alters the selective environment in unexpected ways. During mosquito infection, constant temperatures more often elicited positive selection whereas diurnal temperatures led to strong purifying selection in both Aedes species. These findings demonstrate that temperature has multiple impacts on ZIKV biology within mosquitoes, including major effects on the selective environment within mosquitoes. Author Summary Arthropod-borne viruses (arboviruses) have emerged in recent decades due to complex factors that include increases in international travel and trade, the breakdown of public health infrastructure, land use changes, and many other factors. Climate change also has the potential to shift the geographical ranges of arthropod vectors, consequently increasing the global risk of arbovirus infection. Changing temperatures may also alter the virus-host interaction, ultimately resulting in the emergence of new viruses and virus genotypes in new areas. Therefore, we sought to characterize how temperature (both constant and fluctuating) alters the ability of Aedes aegypti and Aedes albopictus to transmit Zika virus, and how it influences virus populations within mosquitoes. We found that intermediate temperatures maximize virus transmission compared to more extreme and fluctuating temperatures. Constant temperatures increased positive selection on virus genomes, while fluctuating temperatures strengthened purifying selection. Our studies provide evidence that in addition to altering VC, temperature significantly influences the selective environment within mosquitoes.

Abstract Powassan virus is an emerging tick-borne virus of concern for public health, but very little is known about its transmission patterns and ecology. Here, we expanded the genomic dataset by sequencing 279 Powassan viruses isolated from Ixodes scapularis ticks from the northeastern United States. Our phylogeographic reconstructions revealed that Powassan virus lineage II was likely introduced or emerged from a relict population in the Northeast between 1940-1975. Sequences strongly clustered by sampling location, suggesting a highly focal geographical distribution. Our analyses further indicated that Powassan virus lineage II emerged in the northeastern U.S. mostly following a south to north pattern, with a weighted lineage dispersal velocity of ~3 km/year. Since the emergence in the Northeast, we found an overall increase in the effective population size of Powassan virus lineage II, but with growth stagnating during recent years. The cascading effect of population expansion of white-tailed deer and I. scapularis populations likely facilitated the emergence of Powassan virus in the northeastern U.S. Significance statement Our work provides important fundamental insights in the local transmission dynamics of an emerging tick-borne pathogen of public health concern. Without the availability of vaccines or specific treatments, prevention of Powassan virus infection is dependent on education and control. We identified that Powassan virus is maintained in highly localized transmission foci that have been maintained for several years, without introductions of new virus clades. This provides both opportunities for better education about high risk areas and effective targeted control in Powassan virus foci with a long lasting impact.

Abstract Wolbachia are endosymbionts of numerous arthropod and some nematode species, are important for their development and if present can cause distinct phenotypes of their hosts. Prophage DNA has been frequently detected in Wolbachia , but particles of Wolbachia bacteriophages (phage WO) have been only occasionally isolated. Here, we report the characterization and isolation of a phage WO of the southern ground cricket, Allonemobius socius , and provided the first whole-genome sequence of phage WO from this arthropod family outside of Asia. We screened A. socius abdomen DNA extracts from a cricket population in eastern Missouri by quantitative PCR for Wolbachia surface protein and phage WO capsid protein and found a prevalence of 55% and 50%, respectively, with many crickets positive for both. Immunohistochemistry using antibodies against Wolbachia surface protein showed many Wolbachia clusters in the reproductive system of female crickets. Whole-genome sequencing using Oxford Nanopore MinION and Illumina technology allowed for the assembly of a high-quality, 55 kb phage genome containing 63 open reading frames (ORF) encoding for phage WO structural proteins and host lysis and transcriptional manipulation. Taxonomically important regions of the assembled phage genome were validated by Sanger sequencing of PCR amplicons. Analysis of the nucleotides sequences of the ORFs encoding the large terminase subunit (ORF2) and minor capsid (ORF7) frequently used for phage WO phylogenetics showed highest homology to phage WOKue of the Mediterranean flour moth Ephestia kuehniella (94.18% identity) and WOLig of the coronet moth, Craniophora ligustri (96.86% identity), respectively. Transmission electron microscopy examination of cricket ovaries showed a high density of phage particles within Wolbachia cells. Isolation of phage WO revealed particles characterized by 40-62 nm diameter heads and up to 190 nm long tails. This study provides the first detailed description and genomic characterization of phage WO from North America that is easily accessible in a widely distributed cricket species.

Zika virus (ZIKV) is causing an unprecedented epidemic linked to severe congenital syndromes1,2. In July 2016, mosquito-borne ZIKV transmission was first reported in the continental United States and since then, hundreds of locally-acquired infections have been reported in Florida3. To gain insights into the timing, source, and likely route(s) of introduction of ZIKV into the continental United States, we tracked the virus from its first detection in Miami, Florida by direct sequencing of ZIKV genomes from infected patients and Aedes aegypti mosquitoes. We show that at least four distinct ZIKV introductions contributed to the outbreak in Florida and that local transmission likely started in the spring of 2016 - several months before its initial detection. By analyzing surveillance and genetic data, we discovered that ZIKV moved among transmission zones in Miami. Our analyses show that most introductions are phylogenetically linked to the Caribbean, a finding corroborated by the high incidence rates and traffic volumes from the region into the Miami area. By comparing mosquito abundance and travel flows, we describe the areas of southern Florida that are especially vulnerable to ZIKV introductions. Our study provides a deeper understanding of how ZIKV initiates and sustains transmission in new regions.

Studies aimed at identifying novel viral sequences or assessing intrahost viral variation require sufficient sequencing coverage to assemble contigs and make accurate variant calling at low frequencies. Many samples come from host tissues where ribosomal RNA represents more than 90% of total RNA preparations, making unbiased sequencing of viral samples inefficient and highly expensive, as many reads will be wasted on cellular RNAs. In the presence of this amount of ribosomal RNA, it is difficult to achieve sufficient sequencing depth to perform analyses such as variant calling, haplotype prediction, virus population analyses, virus discovery or transcriptomic profiling. Many methods for depleting unwanted RNA or enriching RNA of interest have been devised, including poly-A selection, RNase H based specific depletion, duplex-specific nuclease treatment and hybrid capture selection, among others. Although these methods can be efficient, they either cannot be used for some viruses (i.e. non-polyadenylated viruses), have been optimized for use in a single species, or have the potential to introduce bias. In this study, we describe a novel approach that uses an RNaseH possessing reverse transcriptase coupled with selective probes for ribosomal RNA designed to work broadly for three medically relevant mosquito genera; Aedes, Anopheles, and Culex. We demonstrate significant depletion of rRNA using multiple assessment techniques from a variety of sample types, including whole mosquitoes and mosquito midgut contents from FTA cards. To demonstrate the utility of our approach, we describe novel insect-specific virus genomes from numerous species of field collected mosquitoes that underwent rRNA depletion, thereby facilitating their detection. The protocol is straightforward, relatively low-cost and requires only common laboratory reagents and the design of several small oligonucleotides specific to the species of interest. This approach can be adapted for use with other organisms with relative ease, thus potentially aiding virus population genetics analyses, virus discovery and transcriptomic profiling in both laboratory and field samples.