The mode of acquisition and causes for the variable clinical spectrum of coronavirus disease 2019 (COVID-19) remain unknown. We utilized a reverse genetics system to generate a GFP reporter virus to explore severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pathogenesis and a luciferase reporter virus to demonstrate sera collected from SARS and COVID-19 patients exhibited limited cross-CoV neutralization. High-sensitivity RNA in situ mapping revealed the highest angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) expression in the nose with decreasing expression throughout the lower respiratory tract, paralleled by a striking gradient of SARS-CoV-2 infection in proximal (high) versus distal (low) pulmonary epithelial cultures. COVID-19 autopsied lung studies identified focal disease and, congruent with culture data, SARS-CoV-2-infected ciliated and type 2 pneumocyte cells in airway and alveolar regions, respectively. These findings highlight the nasal susceptibility to SARS-CoV-2 with likely subsequent aspiration-mediated virus seeding to the lung in SARS-CoV-2 pathogenesis. These reagents provide a foundation for investigations into virus-host interactions in protective immunity, host susceptibility, and virus pathogenesis.

Preexisting immune response to SARS-CoV-2 Robust T cell responses to the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus occur in most individuals with coronavirus disease 2019 (COVID-19). Several studies have reported that some people who have not been exposed to SARS-CoV-2 have preexisting reactivity to SARS-CoV-2 sequences. The immunological mechanisms underlying this preexisting reactivity are not clear, but previous exposure to widely circulating common cold coronaviruses might be involved. Mateus et al. found that the preexisting reactivity against SARS-CoV-2 comes from memory T cells and that cross-reactive T cells can specifically recognize a SARS-CoV-2 epitope as well as the homologous epitope from a common cold coronavirus. These findings underline the importance of determining the impacts of preexisting immune memory in COVID-19 disease severity. Science , this issue p. 89

The spike aspartic acid-614 to glycine (D614G) substitution is prevalent in global severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) strains, but its effects on viral pathogenesis and transmissibility remain unclear. We engineered a SARS-CoV-2 variant containing this substitution. The variant exhibits more efficient infection, replication, and competitive fitness in primary human airway epithelial cells but maintains similar morphology and in vitro neutralization properties, compared with the ancestral wild-type virus. Infection of human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) transgenic mice and Syrian hamsters with both viruses resulted in similar viral titers in respiratory tissues and pulmonary disease. However, the D614G variant transmits significantly faster and displayed increased competitive fitness than the wild-type virus in hamsters. These data show that the D614G substitution enhances SARS-CoV-2 infectivity, competitive fitness, and transmission in primary human cells and animal models.

The serum level of RBD-binding antibodies correlates with SARS-CoV-2 neutralization and can be used for population-level surveillance.

The ongoing COVID-19 pandemic has caused millions of deaths and the continued emergence of new variants suggests continued circulation in the human population. In the current time of vaccine availability and new therapeutic development, including antibody-based therapies, many questions about long-term immunity and protection remain uncertain. Identification of protective antibodies in individuals is often done using highly specialized and challenging assays such as functional neutralizing assays, which are not available in the clinical setting. Therefore, there is a great need for the development of rapid, clinically available assays that correlate with neutralizing antibody assays to identify individuals who may benefit from additional vaccination or specific COVID-19 therapies. In this report, we apply a novel semi-quantitative method to an established lateral flow assay (sqLFA) and analyze its ability to detect the presence functional neutralizing antibodies from the serum of COVID-19 recovered individuals. We found that the sqLFA has a strong positive correlation with neutralizing antibody levels. At lower assay cutoffs, the sqLFA is a highly sensitive assay to identify the presence of a range of neutralizing antibody levels. At higher cutoffs, it can detect higher levels of neutralizing antibody with high specificity. This sqLFA can be used both as a screening tool to identify individuals with any level of neutralizing antibody to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), or as a more specific tool to identify those with high neutralizing antibody levels who may not benefit from antibody-based therapies or further vaccination.

Abstract Zika virus (ZIKV), a mosquito-transmitted flavivirus, caused a large epidemic in Latin America between 2015 and 2017. Effective ZIKV vaccines and treatments are urgently needed to prevent future epidemics and severe disease sequelae. People infected with ZIKV develop strongly neutralizing antibodies linked to viral clearance and durable protective immunity. To understand mechanisms of protective immunity and to support the development of ZIKV vaccines, here we characterize the properties of a strongly neutralizing antibody, B11F, isolated from a recovered ZIKV patient. Our results indicate that B11F targets a complex epitope on the virus that spans domains I and III of the envelope glycoprotein. While previous studies point to quaternary epitopes centered on domain II of ZIKV E glycoprotein as targets of strongly neutralizing and protective human antibodies, we uncover a new site spanning domain I and III as a target of strongly neutralizing human antibodies. Importance People infected with Zika virus develop durable neutralizing antibodies that prevent repeat infections. In the current study, we characterize a ZIKV-neutralizing human monoclonal antibody isolated from a patient after recovery. Our studies establish a novel site on the viral envelope targeted by human neutralizing antibodies. Our results are relevant to understanding how antibodies block infection and for guiding the design and evaluation of candidate vaccines.