Abstract The recent outbreak of coronavirus disease (COVID-19) caused by SARS-CoV-2 infection in Wuhan, China has posed a serious threat to global public health. To develop specific anti-coronavirus therapeutics and prophylactics, the molecular mechanism that underlies viral infection must first be defined. Therefore, we herein established a SARS-CoV-2 spike (S) protein-mediated cell–cell fusion assay and found that SARS-CoV-2 showed a superior plasma membrane fusion capacity compared to that of SARS-CoV. We solved the X-ray crystal structure of six-helical bundle (6-HB) core of the HR1 and HR2 domains in the SARS-CoV-2 S protein S2 subunit, revealing that several mutated amino acid residues in the HR1 domain may be associated with enhanced interactions with the HR2 domain. We previously developed a pan-coronavirus fusion inhibitor, EK1, which targeted the HR1 domain and could inhibit infection by divergent human coronaviruses tested, including SARS-CoV and MERS-CoV. Here we generated a series of lipopeptides derived from EK1 and found that EK1C4 was the most potent fusion inhibitor against SARS-CoV-2 S protein-mediated membrane fusion and pseudovirus infection with IC50s of 1.3 and 15.8 nM, about 241- and 149-fold more potent than the original EK1 peptide, respectively. EK1C4 was also highly effective against membrane fusion and infection of other human coronavirus pseudoviruses tested, including SARS-CoV and MERS-CoV, as well as SARSr-CoVs, and potently inhibited the replication of 5 live human coronaviruses examined, including SARS-CoV-2. Intranasal application of EK1C4 before or after challenge with HCoV-OC43 protected mice from infection, suggesting that EK1C4 could be used for prevention and treatment of infection by the currently circulating SARS-CoV-2 and other emerging SARSr-CoVs.

The newly identified 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) has caused more than 11,900 laboratory-confirmed human infections, including 259 deaths, posing a serious threat to human health. Currently, however, there is no specific antiviral treatment or vaccine. Considering the relatively high identity of receptor-binding domain (RBD) in 2019-nCoV and SARS-CoV, it is urgent to assess the cross-reactivity of anti-SARS CoV antibodies with 2019-nCoV spike protein, which could have important implications for rapid development of vaccines and therapeutic antibodies against 2019-nCoV. Here, we report for the first time that a SARS-CoV-specific human monoclonal antibody, CR3022, could bind potently with 2019-nCoV RBD (KD of 6.3 nM). The epitope of CR3022 does not overlap with the ACE2 binding site within 2019-nCoV RBD. These results suggest that CR3022 may have the potential to be developed as candidate therapeutics, alone or in combination with other neutralizing antibodies, for the prevention and treatment of 2019-nCoV infections. Interestingly, some of the most potent SARS-CoV-specific neutralizing antibodies (e.g. m396, CR3014) that target the ACE2 binding site of SARS-CoV failed to bind 2019-nCoV spike protein, implying that the difference in the RBD of SARS-CoV and 2019-nCoV has a critical impact for the cross-reactivity of neutralizing antibodies, and that it is still necessary to develop novel monoclonal antibodies that could bind specifically to 2019-nCoV RBD.

Background Survivors of childhood cancer develop early and severe chronic health conditions (CHCs). A quantitative landscape of morbidity of survivors, however, has not been described. We aimed to describe the cumulative burden of curative cancer therapy in a clinically assessed ageing population of long-term survivors of childhood cancer. Methods The St Jude Lifetime Cohort Study (SJLIFE) retrospectively collected data on CHCs in all patients treated for childhood cancer at the St Jude Children's Research Hospital who survived 10 years or longer from initial diagnosis and were 18 years or older as of June 30, 2015. Age-matched and sex-frequency-matched community controls were used for comparison. 21 treatment exposure variables were included in the analysis, with data abstracted from medical records. 168 CHCs for all participants were graded for severity using a modified Common Terminology Criteria of Adverse Events. Multiple imputation with predictive mean matching was used for missing occurrences and grades of CHCs in the survivors who were not clinically evaluable. Mean cumulative count was used for descriptive cumulative burden analysis and marked-point-process regression was used for inferential cumulative burden analysis. Findings Of 5522 patients treated for childhood cancer at St Jude Children's Research Hospital who had complete records, survived 10 years or longer, and were 18 years or older at time of study, 3010 (54·5%) were alive, had enrolled, and had had prospective clinical assessment. 2512 (45·5%) of the 5522 patients were not clinically evaluable. The cumulative incidence of CHCs at age 50 years was 99·9% (95% CI 99·9–99·9) for grade 1–5 CHCs and 96·0% (95% CI 95·3–96·8%) for grade 3–5 CHCs. By age 50 years, a survivor had experienced, on average, 17·1 (95% CI 16·2–18·1) CHCs of any grade, of which 4·7 (4·6–4·9) were CHCs of grade 3–5. The cumulative burden in matched community controls of grade 1–5 CHCs was 9·2 (95% CI 7·9–10·6; p<0·0001 vs total study population) and of grade 3–5 CHCs was 2·3 (1·9–2·7, p<0·0001 vs total study population). Second neoplasms, spinal disorders, and pulmonary disease were major contributors to the excess total cumulative burden. Notable heterogeneity in the distribution of CHC burden in survivors with differing primary cancer diagnoses was observed. The cumulative burden of grade 1–5 CHCs at age 50 years was highest in survivors of CNS malignancies (24·2 [95% CI 20·9–27·5]) and lowest in survivors of germ cell tumours (14·0 [11·5–16·6]). Multivariable analyses showed that older age at diagnosis, treatment era, and higher doses of brain and chest radiation are significantly associated with a greater cumulative burden and severity of CHCs. Interpretation The burden of CHCs in survivors of childhood cancer is substantial and highly variable. Our assessment of total cumulative burden in survivors of paediatric cancer, with detailed characterisation of long-term CHCs, provide data to better inform future clinical guidelines, research investigations, and health services planning for this vulnerable, medically complex population. Funding The US National Cancer Institute, St Baldrick's Foundation, and the American Lebanese Syrian Associated Charities.

The Omicron (B.1.1.529) variant of SARS-CoV-2 emerged in November 2021 and is rapidly spreading among the human population1. Although recent reports reveal that the Omicron variant robustly escapes vaccine-associated and therapeutic neutralization antibodies2–10, the pathogenicity of the virus remains unknown. Here we show that the replication of Omicron is substantially attenuated in human Calu3 and Caco2 cells. Further mechanistic investigations reveal that Omicron is inefficient in its use of transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2) compared with wild-type SARS-CoV-2 (HKU-001a) and previous variants, which may explain its reduced replication in Calu3 and Caco2 cells. The replication of Omicron is markedly attenuated in both the upper and lower respiratory tracts of infected K18-hACE2 mice compared with that of the wild-type strain and Delta (B.1.617.2) variant, resulting in its substantially ameliorated lung pathology. Compared with wild-type SARS-CoV-2 and the Alpha (B.1.1.7), Beta (1.351) and Delta variants, infection by Omicron causes the lowest reduction in body weight and the lowest mortality rate. Overall, our study demonstrates that the replication and pathogenicity of the Omicron variant of SARS-CoV-2 in mice is attenuated compared with the wild-type strain and other variants. The replication and pathogenicity of the Omicron variant of SARS-CoV-2 is attenuated compared with the original strain and other variants.

EK1 is a broad-spectrum human coronavirus fusion inhibitor for combating infection of current and emerging coronaviruses.

The current coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic presents a global public health challenge. The viral pathogen responsible, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), binds to the host receptor ACE2 through its spike (S) glycoprotein, which mediates membrane fusion and viral entry. Although the role of ACE2 as a receptor for SARS-CoV-2 is clear, studies have shown that ACE2 expression is extremely low in various human tissues, especially in the respiratory tract. Thus, other host receptors and/or co-receptors that promote the entry of SARS-CoV-2 into cells of the respiratory system may exist. In this study, we found that the tyrosine-protein kinase receptor UFO (AXL) specifically interacts with the N-terminal domain of SARS-CoV-2 S. Using both a SARS-CoV-2 virus pseudotype and authentic SARS-CoV-2, we found that overexpression of AXL in HEK293T cells promotes SARS-CoV-2 entry as efficiently as overexpression of ACE2, while knocking out AXL significantly reduces SARS-CoV-2 infection in H1299 pulmonary cells and in human primary lung epithelial cells. Soluble human recombinant AXL blocks SARS-CoV-2 infection in cells expressing high levels of AXL. The AXL expression level is well correlated with SARS-CoV-2 S level in bronchoalveolar lavage fluid cells from COVID-19 patients. Taken together, our findings suggest that AXL is a novel candidate receptor for SARS-CoV-2 which may play an important role in promoting viral infection of the human respiratory system and indicate that it is a potential target for future clinical intervention strategies.

A novel human coronavirus, Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), has caused outbreaks of a SARS-like illness with high case fatality rate. The reports of its person-to-person transmission through close contacts have raised a global concern about its pandemic potential. Here we characterize the six-helix bundle fusion core structure of MERS-CoV spike protein S2 subunit by X-ray crystallography and biophysical analysis. We find that two peptides, HR1P and HR2P, spanning residues 998–1039 in HR1 and 1251–1286 in HR2 domains, respectively, can form a stable six-helix bundle fusion core structure, suggesting that MERS-CoV enters into the host cell mainly through membrane fusion mechanism. HR2P can effectively inhibit MERS-CoV replication and its spike protein-mediated cell–cell fusion. Introduction of hydrophilic residues into HR2P results in significant improvement of its stability, solubility and antiviral activity. Therefore, the HR2P analogues have good potential to be further developed into effective viral fusion inhibitors for treating MERS-CoV infection. MERS-CoV is a novel human coronavirus that has recently caused outbreaks of respiratory illness with high case fatality rate. Here the authors characterize the membrane fusion apparatus of MERS-CoV and develop a peptide that can inhibit virus fusion and replication in vitro.

Abstract Background The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) omicron variant, designated as a variant of concern by the World Health Organization, carries numerous spike mutations that are known to evade neutralizing antibodies elicited by coronavirus disease 2019 (COVID-19) vaccines. A deeper understanding of the susceptibility of omicron variant to vaccine-induced neutralizing antibodies is urgently needed for risk assessment. Methods Omicron variant strains HKU691 and HKU344-R346K were isolated from patients using TMPRSS2-overexpressing VeroE6 cells. Whole genome sequence was determined using nanopore sequencing. Neutralization susceptibility of ancestral lineage A virus and the omicron, delta and beta variants to sera from 25 BNT162b2 and 25 CoronaVac vaccine recipients was determined using a live virus microneutralization assay. Results The omicron variant strain HKU344-R346K has an additional spike R346K mutation, which is present in 8.5% of strains deposited in the GISAID database. Only 20% and 24% of BNT162b2 recipients had detectable neutralizing antibody against the omicron variant HKU691 and HKU344-R346K, respectively, whereas none of the CoronaVac recipients had detectable neutralizing antibody titer against either omicron isolate. For BNT162b2 recipients, the geometric mean neutralization antibody titers (GMTs) of the omicron variant isolates (5.43 and 6.42) were 35.7–39.9-fold lower than that of the ancestral virus (229.4), and the GMTs of both omicron variant isolates were significantly lower than those of the beta and delta variants. There was no significant difference in the GMTs between HKU691 and HKU344-R346K. Conclusions Omicron variant escapes neutralizing antibodies elicited by BNT162b2 or CoronaVac. The additional R346K mutation did not affect the neutralization susceptibility. Our data suggest that the omicron variant may be associated with lower COVID-19 vaccine effectiveness.

Background: The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 coronavirus threatens global public health. Currently, neutralizing antibodies (NAbs) versus this virus are expected to correlate with recovery and protection of this disease. However, the characteristics of these antibodies have not been well studied in association with the clinical manifestations in patients. Methods: Plasma collected from 175 COVID-19 recovered patients with mild symptoms were screened using a safe and sensitive pseudotyped-lentiviral-vector-based neutralization assay. Spike-binding antibody in plasma were determined by ELISA using RBD, S1, and S2 proteins of SARS-CoV-2. The levels and the time course of SARS-CoV-2-specific NAbs and the spike-binding antibodies were monitored at the same time. Findings: SARS-CoV-2 NAbs were unable to cross-reactive with SARS-CoV virus. SARS-CoV-2-specific NAbs were detected in patients from day 10-15 after the onset of the disease and remained thereafter. The titers of NAb among these patients correlated with the spike-binding antibodies targeting S1, RBD, and S2 regions. The titers of NAbs were variable in different patients. Elderly and middle-age patients had significantly higher plasma NAb titers (P<0·0001) and spike-binding antibodies (P=0·0003) than young patients. Notably, among these patients, there were ten patients whose NAb titers were under the detectable level of our assay (ID50: < 40); while in contrast, two patients, showed very high titers of NAb, with ID50 :15989 and 21567 respectively. The NAb titers were positive correlated with plasma CRP levels but negative correlated with the lymphocyte counts of patients at the time of admission, indicating an association between humoral response and cellular immune response. Interpretation: The variations of SARS-CoV-2 specific NAbs in recovered COVID-19 patients may raise the concern about the role of NAbs on disease progression. The correlation of NAb titers with age, lymphocyte counts, and blood CRP levels suggested that the interplay between virus and host immune response in coronavirus infections should be further explored for the development of effective vaccine against SARS-CoV-2 virus. Furthermore, titration of NAb is helpful prior to the use of convalescent plasma for prevention or treatment. Funding Statement: This work was supported by the National Major Science and Technology Projects of China (2017ZX10202102 and 2018ZX10301403), National Natural Science Foundation of China (31771008), Hundred Talent Program of Shanghai Municipal Health Commission (2018BR08), and Chinese Academy of Medical Sciences (2019PT350002). Declaration of Interests: The authors declare no competing interests. Ethics Approval Statement: The study was conducted under a clinical protocol approved by the Investigational Review Board in the Shanghai Public Health Clinical Center (Study number: YJ-2020-S021-01). All participants signed an informed consent approved by the IRB.