Abstract Intravenous administration (IV) of antiviral monoclonal antibodies (mAbs) is challenging due to limited resources for performing infusions during an ongoing epidemic. An ebolavirus therapeutic administered via intramuscular (IM) injection would reduce these burdens and allow rapid treatment of exposed individuals during an outbreak. Here, we demonstrate how MBP134, a two mAb pan-ebolavirus cocktail, reverses the course of Sudan ebolavirus (SUDV/Gulu) disease with a single IV or IM dose in non-human primates (NHPs) as far as five days post-exposure. Furthermore, we investigated the utility of adding half-life extension mutations to the MBP134 mAbs, ultimately creating a half-life extended cocktail designated MBP431. MBP431 demonstrated an extended serum half-life in vivo and offered complete or significant protection with a single IM dose delivered as a post-exposure prophylactic (PEP) or therapeutic in NHPs challenged with EBOV. These results support the use of MBP431 as a rapidly deployable IM medical countermeasure against every known ebolavirus.

Abstract A key step in the life cycle of enveloped viruses is the budding of nascent virions from the host membrane. In filoviruses such as Ebola and Marburg virus, this process is achieved by the matrix protein VP40. When expressed alone, VP40 induces the budding of filamentous virus-like particles, suggesting that localization to the plasma membrane, oligomerization into a matrix layer, and the generation of membrane curvature are intrinsic properties of VP40. While a number of crystal structures of VP40 have been determined in various oligomerization states, there has been no direct information on the structure of assembled VP40 matrix layers within viruses or virus-like particles. Here, we present structures of Ebola and Marburg VP40 matrix layers in intact virus-like particles, as well as within intact Marburg viruses. We find that the matrix layers are formed from VP40 dimers which assemble into extended chains via C-terminal domain interactions. These chains stack into layers, forming a 2D lattice below the membrane surface. However, these 2D lattices are only locally ordered, forming a patchwork assembly across the membrane surfaces and suggesting that assembly may begin at multiple points. These observations define the structure and arrangement of the matrix protein layer that mediates the formation of filamentous filovirus particles.

Abstract Hendra virus (HeV) and Nipah virus (NiV), the prototypic members of the Henipavirus (HNV) genus, are emerging, zoonotic paramyxoviruses known to cause severe disease across six mammalian orders, including humans (Eaton et al., 2006). While several research groups have made strides in developing candidate vaccines and therapeutics against henipaviruses, such countermeasures have not been licensed for human use, and significant gaps in knowledge about the human immune response to these viruses exist. To address these gaps, we isolated a large panel of human monoclonal antibodies (mAbs) from the B cells of an individual with prior occupation-related exposure to the equine HeV vaccine (Equivac® HeV). Competition-binding and hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) studies identified at least six distinct antigenic sites on the HeV/NiV receptor binding protein (RBP) that are recognized by human mAbs. Antibodies recognizing multiple antigenic sites potently neutralized NiV and/or HeV isolates in vitro. The most potent class of cross-reactive antibodies achieved neutralization by blocking viral attachment to the host cell receptors ephrin-B2 and ephrin-B3. Antibodies from this class mimic receptor binding by inducing a receptor-bound conformation to the HeV-RBP protein tetramer, exposing an epitope that appears to lie hidden in the interface between protomers within the HeV-RBP tetramer. Antibodies that recognize this cryptic epitope potently neutralized HeV and NiV. Flow cytometric studies using cell-surface-displayed HeV-RBP protein showed that cross-reactive, neutralizing mAbs from each of these classes cooperate for binding. In a highly stringent hamster model of NiV B infection, antibodies from both classes reduced morbidity and mortality and achieved synergistic protection in combination and provided therapeutic benefit when combined into two bispecific platforms. These studies identified multiple candidate mAbs that might be suitable for use in a cocktail therapeutic approach to achieve synergistic antiviral potency and reduce the risk of virus escape during treatment.

Summary The resurgence of yellow fever in South America has prompted mitigation through vaccination against the etiologic agent, yellow fever virus (YFV). Current vaccines are based on a virulent African isolate, and their capacity to induce neutralizing antibodies against the vaccine strain is widely used as a surrogate for protection. However, the sensitivity of genetically distinct South American strains to vaccine-induced antibodies is unknown. Here, we show that antiviral potency of the polyclonal antibody response in both U.S. and Brazilian vaccinees is attenuated against an emergent Brazilian strain. This reduction was attributable to genetic changes at two sites in the central domain II of the glycoprotein E, including the acquisition of an N –linked glycosylation site, which are unique to and shared among most South American YFV strains. Our findings call for a reevaluation of current approaches to YFV immunological surveillance in South America and suggest approaches for designing updated vaccines.

During the unprecedented 2013-2016 Ebola virus disease (EVD) epidemic in Western Africa and in its aftermath, the passive administration of monoclonal antibodies (mAbs) emerged as a promising treatment approach. However, all antibody-based therapeutics currently in advanced development are specific for a single member of the Ebolavirus genus, Ebola virus (EBOV), and ineffective against divergent outbreak-causing ebolaviruses, including Bundibugyo virus (BDBV) and Sudan virus (SUDV). Here we advance MBP134, a cocktail of two broadly neutralizing human mAbs targeting the filovirus surface glycoprotein, GP, as a candidate pan-ebolavirus therapeutic. One component of this cocktail is a pan-ebolavirus neutralizing mAb, ADI-15878, isolated from a human EVD survivor. The second, ADI-23774, was derived by affinity maturation of a human mAb via yeast display to enhance its potency against SUDV. MBP134 afforded exceptionally potent pan-ebolavirus neutralization in vitro and demonstrated greater protective efficacy than ADI-15878 alone in the guinea pig model of lethal EBOV challenge. A second-generation cocktail, MBP134-AF, engineered to effectively harness natural killer (NK) cells afforded additional, unprecedented improvements in protective efficacy against EBOV and SUDV in guinea pigs relative to both its precursor and to any mAbs or mAb cocktails tested previously. MBP134 AF is a best-in-class mAb cocktail suitable for evaluation as a pan-ebolavirus therapeutic in nonhuman primates.

All available experimental vaccines and immunotherapeutics 1,2 against Ebola virus (EBOV), including rVSV-ZEBOV 3 and ZMapp TM4 , lack activity against other ebolaviruses associated with human disease outbreaks. This year, two separate outbreaks of EBOV in the Democratic Republic of Congo underscored the unpredictable nature of ebolavirus reemergence in a region that has historically experienced outbreaks of the divergent ebolaviruses Sudan virus (SUDV) and Bundibugyo virus (BDBV) 5 . Here we show that MBP134 AF , a pan-ebolavirus therapeutic comprising two broadly neutralizing human antibodies (bNAbs) 6,7 (see companion manuscript, Wec et al .) could protect against lethal EBOV, SUDV, and BDBV infection in ferrets and nonhuman primates (NHPs). MBP134 AF not only not only establishes a viable therapeutic countermeasure to outbreaks caused by antigenically diverse ebolaviruses but also affords unprecedented effectiveness and potency—a single 25-mg/kg dose was fully protective in NHPs. This best-in-class antibody cocktail is the culmination of an intensive collaboration spanning academia, industry and government in response to the 2013-2016 EBOV epidemic 6,7 and provides a translational research model for the rapid development of immunotherapeutics targeting emerging infectious diseases.

Abstract A replication-competent, vesicular stomatitis virus vaccine expressing the Ebola virus (EBOV) glycoprotein (GP) (rVSV-ZEBOV) was successfully used during the 2013-16 EBOV epidemic 1 . Additionally, chimeric and human monoclonal antibodies (mAb) against the EBOV GP showed promise in animals and EBOV patients when administered therapeutically 2-6 . Given the large number of at-risk humans being prophylactically vaccinated with rVSV-ZEBOV, there is uncertainty regarding whether vaccination would preclude use of antibody treatments in the event of a known exposure of a recent vaccinee. To model a worst-case scenario, we performed a study using rhesus monkeys vaccinated or unvaccinated with the rVSV-ZEBOV vaccine. One day after vaccination, animals were challenged with a uniformly lethal dose of EBOV. Five vaccinated animals and five unvaccinated animals were then treated with the anti-EBOV GP mAb-based therapeutic MIL77 starting 3 days postexposure. Additionally, five vaccinated macaques received no therapeutic intervention. All five macaques that were vaccinated and subsequently treated with MIL77 showed no evidence of clinical illness and survived challenge. In contrast, all five animals that only received the rVSV-ZEBOV vaccine became ill and 2/5 survived; all five macaques that only received MIL77 only also became ill and 4/5 survived. Enhanced efficacy of vaccinated animals that were treated with MIL77 was associated with delayed EBOV viremia attributed to the vaccine. These results suggest that rVSV-ZEBOV augments immunotherapy.