Two genome-wide RNA interference screens published in this issue identify human host factors required for influenza A virus replication in lung epithelia cell lines. König et al. identify 295 host genes required for influenza replication. Of those, 219 are required for efficient wild-type virus growth, and 23 are required for viral entry. Karlas et al. report the discovery of 287 host genes influencing virus replication. An independent assay confirmed 168 hits (59%) inhibiting either the endemic H1N1 (119 hits) or the current pandemic swine-origin (121 hits) influenza A virus strains, with an overlap of 60%. These studies should provide a number of potential targets for host factor-directed antivirals for treatment of influenza viral infection. The small coding capacity of the influenza A virus demands that the virus use the host cellular machinery for many aspects of its life cycle. An integrated systems approach, based on genome-wide RNA interference screening, is now used to identify 295 cellular cofactors required for early-stage influenza virus replication. Knowledge of these host cell requirements provides further targets that could be pursued for antiviral drug development. Influenza A virus is an RNA virus that encodes up to 11 proteins and this small coding capacity demands that the virus use the host cellular machinery for many aspects of its life cycle1. Knowledge of these host cell requirements not only informs us of the molecular pathways exploited by the virus but also provides further targets that could be pursued for antiviral drug development. Here we use an integrative systems approach, based on genome-wide RNA interference screening, to identify 295 cellular cofactors required for early-stage influenza virus replication. Within this group, those involved in kinase-regulated signalling, ubiquitination and phosphatase activity are the most highly enriched, and 181 factors assemble into a highly significant host–pathogen interaction network. Moreover, 219 of the 295 factors were confirmed to be required for efficient wild-type influenza virus growth, and further analysis of a subset of genes showed 23 factors necessary for viral entry, including members of the vacuolar ATPase (vATPase) and COPI-protein families, fibroblast growth factor receptor (FGFR) proteins, and glycogen synthase kinase 3 (GSK3)-β. Furthermore, 10 proteins were confirmed to be involved in post-entry steps of influenza virus replication. These include nuclear import components, proteases, and the calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaM kinase) IIβ (CAMK2B). Notably, growth of swine-origin H1N1 influenza virus is also dependent on the identified host factors, and we show that small molecule inhibitors of several factors, including vATPase and CAMK2B, antagonize influenza virus replication.

The emergence of recombinant viruses is a threat to public health. Recombination of viral variants may combine variant-specific features that together catalyze viral escape from treatment or immunity. The selective advantages of recombinant SARS-CoV-2 isolates over their parental lineages remain unknown.Multi-method amplicon and metagenomic sequencing of a clinical swab and the in vitro grown virus allowed for high-confidence detection of a novel recombinant variant. Mutational, phylogeographic, and structural analyses determined features of the recombinant genome and spike protein. Neutralization assays using infectious as well as pseudotyped viruses and point mutants thereof defined the recombinant's sensitivity to a panel of monoclonal antibodies and sera from vaccinated and/or convalescent individuals.A novel Delta-Omicron SARS-CoV-2 recombinant was identified in an unvaccinated, immunosuppressed kidney transplant recipient treated with monoclonal antibody Sotrovimab. The recombination breakpoint is located in the spike N-terminal domain, adjacent to the Sotrovimab quaternary binding site, and results in a 5'-Delta AY.45 and a 3'-Omicron BA.1 mosaic spike protein. Delta and BA.1 are sensitive to Sotrovimab neutralization, whereas the Delta-Omicron recombinant is highly resistant to Sotrovimab, both with and without the RBD resistance mutation E340D.Recombination between circulating SARS-CoV-2 variants can functionally contribute to immune escape. It is critical to validate phenotypes of mosaic viruses and monitor immunosuppressed COVID-19 patients treated with monoclonal antibodies for the selection of recombinant and immune escape variants. (Funded by NYU, the National Institutes of Health, and others).

Abstract Small animal models have been a challenge for the study of SARS-CoV-2 transmission, with most investigators using golden hamsters or ferrets 1, 2 . Mice have the advantages of low cost, wide availability, less regulatory and husbandry challenges, and the existence of a versatile reagent and genetic toolbox. However, adult mice do not robustly transmit SARS-CoV-2 3 . Here we establish a model based on neonatal mice that allows for transmission of clinical SARS-CoV-2 isolates. We characterize tropism, respiratory tract replication and transmission of ancestral WA-1 compared to variants Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), Delta (B.1.617.2), Omicron BA.1 and Omicron BQ.1.1. We identify inter-variant differences in timing and magnitude of infectious particle shedding from index mice, both of which shape transmission to contact mice. Furthermore, we characterize two recombinant SARS-CoV-2 lacking either the ORF6 or ORF8 host antagonists. The removal of ORF8 shifts viral replication towards the lower respiratory tract, resulting in significantly delayed and reduced transmission in our model. Our results demonstrate the potential of our neonatal mouse model to characterize viral and host determinants of SARS-CoV-2 transmission, while revealing for the first time a role for an accessory protein in this context.

Summary Adaptive immune responses are induced by vaccination and infection, yet little is known about how CD4+ T cell memory differs when primed in these two contexts. Notably, viral infection is generally associated with higher levels of systemic inflammation than is vaccination. To assess whether the inflammatory milieu at the time of CD4+ T cell priming has long-term effects on memory, we compared Spike-specific memory CD4+ T cells in 22 individuals around the time of the participants’ third SARS-CoV-2 mRNA vaccination, with stratification by whether the participants’ first exposure to Spike was via virus or mRNA vaccine. Multimodal single-cell profiling of Spike-specific CD4+ T cells revealed 755 differentially expressed genes that distinguished infection- and vaccine-primed memory CD4+ T cells. Spike-specific CD4+ T cells from infection-primed individuals had strong enrichment for cytotoxicity and interferon signaling genes, whereas Spike-specific CD4+ T cells from vaccine-primed individuals were enriched for proliferative pathways by gene set enrichment analysis. Moreover, Spike-specific memory CD4+ T cells established by infection had distinct epigenetic landscapes driven by enrichment of IRF-family transcription factors, relative to T cells established by mRNA vaccination. This transcriptional imprint was minimally altered following subsequent mRNA vaccination or breakthrough infection, reflecting the strong bias induced by the inflammatory environment during initial memory differentiation. Together, these data suggest that the inflammatory context during CD4+ T cell priming is durably imprinted in the memory state at transcriptional and epigenetic levels, which has implications for personalization of vaccination based on prior infection history. One Sentence Summary SARS-CoV-2 infection versus SARS-CoV-2 mRNA vaccination prime durable transcriptionally and epigenetically distinct Spike-specific CD4+ T cell memory landscapes.

Memory CD4 T cells are critical to human immunity, yet it is unclear whether viral inflammation during memory formation has long-term consequences. Here, we compared transcriptional and epigenetic landscapes of Spike (S)–specific memory CD4 T cells in 24 individuals whose first exposure to S was via SARS-CoV-2 infection or mRNA vaccination. Nearly 2 years after memory formation, S-specific CD4 T cells established by infection remained enriched for transcripts related to cytotoxicity and for interferon-stimulated genes, likely because of a chromatin accessibility landscape altered by inflammation. Moreover, S-specific CD4 T cells primed by infection had reduced proliferative capacity in vitro relative to vaccine-primed cells. Furthermore, the transcriptional state of S-specific memory CD4 T cells was minimally altered by booster immunization and/or breakthrough infection. Thus, infection-associated inflammation durably imprints CD4 T cell memory, which affects the function of these cells and may have consequences for long-term immunity.

The pandemic potential of influenza A viruses (IAV) depends on the infectivity of the host, transmissibility of the virus, and susceptibility of the recipient. While virus traits supporting IAV transmission have been studied in detail using ferret and guinea pig models, there is limited understanding of host traits determining transmissibility and susceptibility because current animal models of transmission are not sufficiently tractable. Although mice remain the primary model to study IAV immunity and pathogenesis, the efficiency of IAV transmission in adult mice has been inconsistent. Here we describe an infant mouse model which support efficient transmission of IAV. We demonstrate that transmission in this model requires young age, close contact, shedding of virus particles from the upper respiratory tract (URT) of infected pups, the use of a transmissible virus strain, and a susceptible recipient. We characterize shedding as a marker of infectiousness that predicts the efficiency of transmission among different influenza virus strains. We also demonstrate that transmissibility and susceptibility to IAV can be inhibited by humoral immunity via maternal-infant transfer of IAV-specific immunoglobulins, and modifications to the URT milieu, via sialidase activity of colonizing Streptococcus pneumoniae (Spn). Due to its simplicity and efficiency, this model can be used to dissect the host's contribution to IAV transmission and explore new methods to limit contagion.

ABSTRACT The ongoing transmission of influenza A viruses (IAV) for the past century continues to be a burden to humans. IAV binds terminal sialic acids (SA) of sugar molecules present within the upper respiratory tract (URT) in order to successfully infect hosts. The two most common SA structures that are important for IAV infection are those with α2,3- and α2,6-linkages. While mice were once considered to be an unsuitable system for studying IAV transmission due to their lack of α2,6-SA in the trachea, we have successfully demonstrated that IAV transmission in infant mice is remarkably efficient. This finding led us to reevaluate the SA composition of the URT of mice using in situ immunofluorescence and examine its in vivo contribution to transmission for the first time. We demonstrate that mice express both α2,3- and α2,6-SA in the URT and that the difference in expression between infants and adults contribute to the variable transmission efficiencies observed. Furthermore, selectively blocking α2,3-SA or α2,6-SA within the URT of infant mice using lectins was necessary but insufficient at inhibiting transmission, and simultaneous blockade of both receptors was crucial in achieving the desired inhibitory effect. By employing a broadly-acting neuraminidase (ba-NA) to indiscriminately remove both SA moieties in vivo , we effectively suppressed viral shedding and halted the transmission of different strains of influenza viruses. These results emphasize the utility of the infant mouse model for studying IAV transmission, and strongly indicate that broadly targeting host SA is an effective approach that inhibits IAV contagion. IMPORTANCE Influenza virus transmission studies have historically focused on viral mutations that alter hemagglutinin binding to sialic acid (SA) receptors in vitro . However, SA binding preference doesn’t fully account for the complexities of IAV transmission in humans. Our previous findings reveal that viruses that are known to bind α2,6-SA in vitro have different transmission kinetics in vivo , suggesting that diverse SA interactions may occur during their life-cycle. In this study, we examine the role of host SA on viral replication, shedding, and transmission in vivo . We highlight the critical role of SA presence during virus shedding, such that attachment to SA during virion egress is equally important as detachment from SA during virion release. These insights support the potential of broadly-acting neuraminidases as therapeutic agents capable of restraining viral transmission in vivo . Our study unveils intricate virus-host interactions during shedding, highlighting the necessity to develop innovative strategies to effectively target transmission.