Global dispersal and increasing frequency of the SARS-CoV-2 spike protein variant D614G are suggestive of a selective advantage but may also be due to a random founder effect. We investigate the hypothesis for positive selection of spike D614G in the United Kingdom using more than 25,000 whole genome SARS-CoV-2 sequences. Despite the availability of a large dataset, well represented by both spike 614 variants, not all approaches showed a conclusive signal of positive selection. Population genetic analysis indicates that 614G increases in frequency relative to 614D in a manner consistent with a selective advantage. We do not find any indication that patients infected with the spike 614G variant have higher COVID-19 mortality or clinical severity, but 614G is associated with higher viral load and younger age of patients. Significant differences in growth and size of 614G phylogenetic clusters indicate a need for continued study of this variant.

Epidemic C. difficile (027/BI/NAP1) has rapidly emerged in the past decade as the leading cause of antibiotic-associated diarrhea worldwide. However, the key events in evolutionary history leading to its emergence and the subsequent patterns of global spread remain unknown. Here, we define the global population structure of C. difficile 027/BI/NAP1 using whole-genome sequencing and phylogenetic analysis. We show that two distinct epidemic lineages, FQR1 and FQR2, not one as previously thought, emerged in North America within a relatively short period after acquiring the same fluoroquinolone resistance-conferring mutation and a highly related conjugative transposon. The two epidemic lineages showed distinct patterns of global spread, and the FQR2 lineage spread more widely, leading to healthcare-associated outbreaks in the UK, continental Europe and Australia. Our analysis identifies key genetic changes linked to the rapid transcontinental dissemination of epidemic C. difficile 027/BI/NAP1 and highlights the routes by which it spreads through the global healthcare system.

The SARS-CoV-2 delta (B.1.617.2) variant was first detected in England in March, 2021. It has since rapidly become the predominant lineage, owing to high transmissibility. It is suspected that the delta variant is associated with more severe disease than the previously dominant alpha (B.1.1.7) variant. We aimed to characterise the severity of the delta variant compared with the alpha variant by determining the relative risk of hospital attendance outcomes.

Vaccines based on the spike protein of SARS-CoV-2 are a cornerstone of the public health response to COVID-19. The emergence of hypermutated, increasingly transmissible variants of concern (VOCs) threaten this strategy. Omicron (B.1.1.529), the fifth VOC to be described, harbours multiple amino acid mutations in spike, half of which lie within the receptor-binding domain. Here we demonstrate substantial evasion of neutralization by Omicron BA.1 and BA.2 variants in vitro using sera from individuals vaccinated with ChAdOx1, BNT162b2 and mRNA-1273. These data were mirrored by a substantial reduction in real-world vaccine effectiveness that was partially restored by booster vaccination. The Omicron variants BA.1 and BA.2 did not induce cell syncytia in vitro and favoured a TMPRSS2-independent endosomal entry pathway, these phenotypes mapping to distinct regions of the spike protein. Impaired cell fusion was determined by the receptor-binding domain, while endosomal entry mapped to the S2 domain. Such marked changes in antigenicity and replicative biology may underlie the rapid global spread and altered pathogenicity of the Omicron variant.

We report severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike ΔH69/V70 in multiple independent lineages, often occurring after acquisition of receptor binding motif replacements such as N439K and Y453F, known to increase binding affinity to the ACE2 receptor and confer antibody escape. In vitro, we show that, although ΔH69/V70 itself is not an antibody evasion mechanism, it increases infectivity associated with enhanced incorporation of cleaved spike into virions. ΔH69/V70 is able to partially rescue infectivity of spike proteins that have acquired N439K and Y453F escape mutations by increased spike incorporation. In addition, replacement of the H69 and V70 residues in the Alpha variant B.1.1.7 spike (where ΔH69/V70 occurs naturally) impairs spike incorporation and entry efficiency of the B.1.1.7 spike pseudotyped virus. Alpha variant B.1.1.7 spike mediates faster kinetics of cell-cell fusion than wild-type Wuhan-1 D614G, dependent on ΔH69/V70. Therefore, as ΔH69/V70 compensates for immune escape mutations that impair infectivity, continued surveillance for deletions with functional effects is warranted.

Abstract SARS-CoV-2 continues to evolve, resulting in several ‘variants of concern’ with novel properties. The factors driving SARS-CoV-2 fitness and evolution in the human respiratory tract remain poorly defined. Here, we provide evidence that both viral and host factors co-operate to shape SARS-CoV-2 genotypic and phenotypic change. Through viral whole-genome sequencing, we explored the evolution of two clinical isolates of SARS-CoV-2 during passage in unmodified Vero-derived cell lines and in parallel, in well-differentiated primary nasal epithelial cell (WD-PNEC) cultures. We identify a consistent, rich genetic diversity arising in vitro, variants of which could rapidly rise to near-fixation with 2 passages. Within isolates, SARS-CoV-2 evolution was dependent on host cells, with Vero-derived cells facilitating more profound genetic changes. However, most mutations were not shared between strains. Furthermore, comparison of both Vero-grown isolates on WD-PNECs disclosed marked growth attenuation mapping to the loss of the polybasic cleavage site (PBCS) in Spike while the strain with mutations in NSP12 (T293I), Spike (P812R) and a truncation of ORF7a remained viable in WD-PNECs. Our work highlights the significant genetic plasticity of SARS-CoV-2 while uncovering an influential role for collaboration between viral and host cell factors in shaping viral evolution and fitness in human respiratory epithelium.

Abstract Chemical methods of virus inactivation are used routinely to prevent viral transmission in both a personal hygiene capacity but also in at-risk environments like hospitals. Several ‘virucidal’ products exist, including hand soaps, gels and surface disinfectants. Resin acids, which can be derived from Tall oil produced from trees, have been shown to exhibit anti-bacterial activity. However, whether these products or their derivatives have virucidal activity is unknown. Here, we assessed the capacity of Rosin soap to inactivate a panel of pathogenic mammalian viruses in vitro. We show that Rosin soap can inactivate the human enveloped viruses: influenza A virus (IAV), respiratory syncytial virus and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). For IAV, rosin soap could provide a 100,000-fold reduction in infectivity. However, Rosin soap failed to affect the non-enveloped encephalomyocarditis virus (EMCV). The inhibitory effect of Rosin soap against IAV infectivity was dependent on its concentration but not dependent on incubation time nor temperature. Together, we demonstrate a novel chemical inactivation method against enveloped viruses, which could be of use in preventing virus infections in certain settings. Importance Viruses remain a significant cause of human disease and death, most notably illustrated through the current Covid-19 pandemic. Control of virus infection continues to pose a significant global health challenge to the human population. Viruses can spread through multiple routes, including via environmental and surface contamination where viruses can remain infectious for days. Methods to inactivate viruses on such surfaces may help mitigate infection. Here we present evidence identifying a novel ‘virucidal’ product in Rosin soap, which is produced from Tall oil from coniferous trees. Rosin soap was able to rapidly and potently inactivate influenza virus and other enveloped viruses.

Abstract Microbiocidal products for decontaminating both animate and inanimate surfaces that may act as vectors for disease transmission are a well-established method for inactivating viruses of clinical significance. There are a wide variety of such microbiocidal products that can be purchased commercially, many with different active ingredients. We have recently shown that Rosin soap (derived from Tall Oil that has been produced by trees) is a highly effective virucidal product against enveloped viruses like influenza A virus and SARS-CoV-2 when tested in solution. Here we further demonstrate that Rosin soap retains its virucidal activity against influenza A virus and SARS-CoV-2 when applied to surfaces, such as plastic, glass and steel, either before or after virus inoculation. The virucidal activity extended out to seven days post administration. Together, our results show the potential for Rosin soap-based disinfectants to be used as a surface coating to protect against clinically relevant enveloped viruses, such as influenza viruses and coronaviruses.