Abstract Since the outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS) 18 years ago, a large number of SARS-related coronaviruses (SARSr-CoVs) have been discovered in their natural reservoir host, bats 1–4 . Previous studies have shown that some bat SARSr-CoVs have the potential to infect humans 5–7 . Here we report the identification and characterization of a new coronavirus (2019-nCoV), which caused an epidemic of acute respiratory syndrome in humans in Wuhan, China. The epidemic, which started on 12 December 2019, had caused 2,794 laboratory-confirmed infections including 80 deaths by 26 January 2020. Full-length genome sequences were obtained from five patients at an early stage of the outbreak. The sequences are almost identical and share 79.6% sequence identity to SARS-CoV. Furthermore, we show that 2019-nCoV is 96% identical at the whole-genome level to a bat coronavirus. Pairwise protein sequence analysis of seven conserved non-structural proteins domains show that this virus belongs to the species of . In addition, 2019-nCoV virus isolated from the bronchoalveolar lavage fluid of a critically ill patient could be neutralized by sera from several patients. Notably, we confirmed that 2019-nCoV uses the same cell entry receptor—angiotensin converting enzyme II (ACE2)—as SARS-CoV.

A new coronavirus, known as severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is the aetiological agent responsible for the 2019-2020 viral pneumonia outbreak of coronavirus disease 2019 (COVID-19)1-4. Currently, there are no targeted therapeutic agents for the treatment of this disease, and effective treatment options remain very limited. Here we describe the results of a programme that aimed to rapidly discover lead compounds for clinical use, by combining structure-assisted drug design, virtual drug screening and high-throughput screening. This programme focused on identifying drug leads that target main protease (Mpro) of SARS-CoV-2: Mpro is a key enzyme of coronaviruses and has a pivotal role in mediating viral replication and transcription, making it an attractive drug target for SARS-CoV-25,6. We identified a mechanism-based inhibitor (N3) by computer-aided drug design, and then determined the crystal structure of Mpro of SARS-CoV-2 in complex with this compound. Through a combination of structure-based virtual and high-throughput screening, we assayed more than 10,000 compounds-including approved drugs, drug candidates in clinical trials and other pharmacologically active compounds-as inhibitors of Mpro. Six of these compounds inhibited Mpro, showing half-maximal inhibitory concentration values that ranged from 0.67 to 21.4 μM. One of these compounds (ebselen) also exhibited promising antiviral activity in cell-based assays. Our results demonstrate the efficacy of our screening strategy, which can lead to the rapid discovery of drug leads with clinical potential in response to new infectious diseases for which no specific drugs or vaccines are available.

Severe acute respiratory syndrome (SARS) emerged in 2002 to 2003 in southern China. The origin of its etiological agent, the SARS coronavirus (SARS-CoV), remains elusive. Here we report that species of bats are a natural host of coronaviruses closely related to those responsible for the SARS outbreak. These viruses, termed SARS-like coronaviruses (SL-CoVs), display greater genetic variation than SARS-CoV isolated from humans or from civets. The human and civet isolates of SARS-CoV nestle phylogenetically within the spectrum of SL-CoVs, indicating that the virus responsible for the SARS outbreak was a member of this coronavirus group.

Currently, there are no approved specific antiviral agents for novel coronavirus disease 2019 (COVID-19). In this study, 10 severe patients confirmed by real-time viral RNA test were enrolled prospectively. One dose of 200 mL of convalescent plasma (CP) derived from recently recovered donors with the neutralizing antibody titers above 1:640 was transfused to the patients as an addition to maximal supportive care and antiviral agents. The primary endpoint was the safety of CP transfusion. The second endpoints were the improvement of clinical symptoms and laboratory parameters within 3 d after CP transfusion. The median time from onset of illness to CP transfusion was 16.5 d. After CP transfusion, the level of neutralizing antibody increased rapidly up to 1:640 in five cases, while that of the other four cases maintained at a high level (1:640). The clinical symptoms were significantly improved along with increase of oxyhemoglobin saturation within 3 d. Several parameters tended to improve as compared to pretransfusion, including increased lymphocyte counts (0.65 × 10 9 /L vs. 0.76 × 10 9 /L) and decreased C-reactive protein (55.98 mg/L vs. 18.13 mg/L). Radiological examinations showed varying degrees of absorption of lung lesions within 7 d. The viral load was undetectable after transfusion in seven patients who had previous viremia. No severe adverse effects were observed. This study showed CP therapy was well tolerated and could potentially improve the clinical outcomes through neutralizing viremia in severe COVID-19 cases. The optimal dose and time point, as well as the clinical benefit of CP therapy, needs further investigation in larger well-controlled trials.

In December 2019, a novel coronavirus (2019-nCoV) caused an outbreak in Wuhan, China, and soon spread to other parts of the world. It was believed that 2019-nCoV was transmitted through respiratory tract and then induced pneumonia, thus molecular diagnosis based on oral swabs was used for confirmation of this disease. Likewise, patient will be released upon two times of negative detection from oral swabs. However, many coronaviruses can also be transmitted through oral–fecal route by infecting intestines. Whether 2019-nCoV infected patients also carry virus in other organs like intestine need to be tested. We conducted investigation on patients in a local hospital who were infected with this virus. We found the presence of 2019-nCoV in anal swabs and blood as well, and more anal swab positives than oral swab positives in a later stage of infection, suggesting shedding and thereby transmitted through oral–fecal route. We also showed serology test can improve detection positive rate thus should be used in future epidemiology. Our report provides a cautionary warning that 2019-nCoV may be shed through multiple routes.

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.

A large number of SARS-related coronaviruses (SARSr-CoV) have been detected in horseshoe bats since 2005 in different areas of China. However, these bat SARSr-CoVs show sequence differences from SARS coronavirus (SARS-CoV) in different genes (S, ORF8, ORF3, etc) and are considered unlikely to represent the direct progenitor of SARS-CoV. Herein, we report the findings of our 5-year surveillance of SARSr-CoVs in a cave inhabited by multiple species of horseshoe bats in Yunnan Province, China. The full-length genomes of 11 newly discovered SARSr-CoV strains, together with our previous findings, reveals that the SARSr-CoVs circulating in this single location are highly diverse in the S gene, ORF3 and ORF8. Importantly, strains with high genetic similarity to SARS-CoV in the hypervariable N-terminal domain (NTD) and receptor-binding domain (RBD) of the S1 gene, the ORF3 and ORF8 region, respectively, were all discovered in this cave. In addition, we report the first discovery of bat SARSr-CoVs highly similar to human SARS-CoV in ORF3b and in the split ORF8a and 8b. Moreover, SARSr-CoV strains from this cave were more closely related to SARS-CoV in the non-structural protein genes ORF1a and 1b compared with those detected elsewhere. Recombination analysis shows evidence of frequent recombination events within the S gene and around the ORF8 between these SARSr-CoVs. We hypothesize that the direct progenitor of SARS-CoV may have originated after sequential recombination events between the precursors of these SARSr-CoVs. Cell entry studies demonstrated that three newly identified SARSr-CoVs with different S protein sequences are all able to use human ACE2 as the receptor, further exhibiting the close relationship between strains in this cave and SARS-CoV. This work provides new insights into the origin and evolution of SARS-CoV and highlights the necessity of preparedness for future emergence of SARS-like diseases.

The emergence of severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) and Middle East respiratory syndrome (MERS)-CoV underscores the threat of cross-species transmission events leading to outbreaks in humans. Here we examine the disease potential of a SARS-like virus, SHC014-CoV, which is currently circulating in Chinese horseshoe bat populations. Using the SARS-CoV reverse genetics system, we generated and characterized a chimeric virus expressing the spike of bat coronavirus SHC014 in a mouse-adapted SARS-CoV backbone. The results indicate that group 2b viruses encoding the SHC014 spike in a wild-type backbone can efficiently use multiple orthologs of the SARS receptor human angiotensin converting enzyme II (ACE2), replicate efficiently in primary human airway cells and achieve in vitro titers equivalent to epidemic strains of SARS-CoV. Additionally, in vivo experiments demonstrate replication of the chimeric virus in mouse lung with notable pathogenesis. Evaluation of available SARS-based immune-therapeutic and prophylactic modalities revealed poor efficacy; both monoclonal antibody and vaccine approaches failed to neutralize and protect from infection with CoVs using the novel spike protein. On the basis of these findings, we synthetically re-derived an infectious full-length SHC014 recombinant virus and demonstrate robust viral replication both in vitro and in vivo. Our work suggests a potential risk of SARS-CoV re-emergence from viruses currently circulating in bat populations.

A vaccine against coronavirus disease 2019 (COVID-19) is urgently needed.To evaluate the safety and immunogenicity of an investigational inactivated whole-virus COVID-19 vaccine in China.In the phase 1 trial, 96 participants were assigned to 1 of the 3 dose groups (2.5, 5, and 10 μg/dose) and an aluminum hydroxide (alum) adjuvant-only group (n = 24 in each group), and received 3 intramuscular injections at days 0, 28, and 56. In the phase 2 trial, 224 adults were randomized to 5 μg/dose in 2 schedule groups (injections on days 0 and 14 [n = 84] vs alum only [n = 28], and days 0 and 21 [n = 84] vs alum only [n = 28]).Interim analysis of ongoing randomized, double-blind, placebo-controlled, phase 1 and 2 clinical trials to assess an inactivated COVID-19 vaccine. The trials were conducted in Henan Province, China, among 96 (phase 1) and 224 (phase 2) healthy adults aged between 18 and 59 years. Study enrollment began on April 12, 2020. The interim analysis was conducted on June 16, 2020, and updated on July 27, 2020.The primary safety outcome was the combined adverse reactions 7 days after each injection, and the primary immunogenicity outcome was neutralizing antibody response 14 days after the whole-course vaccination, which was measured by a 50% plaque reduction neutralization test against live severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).Among 320 patients who were randomized (mean age, 42.8 years; 200 women [62.5%]), all completed the trial up to 28 days after the whole-course vaccination. The 7-day adverse reactions occurred in 3 (12.5%), 5 (20.8%), 4 (16.7%), and 6 (25.0%) patients in the alum only, low-dose, medium-dose, and high-dose groups, respectively, in the phase 1 trial; and in 5 (6.0%) and 4 (14.3%) patients who received injections on days 0 and 14 for vaccine and alum only, and 16 (19.0%) and 5 (17.9%) patients who received injections on days 0 and 21 for vaccine and alum only, respectively, in the phase 2 trial. The most common adverse reaction was injection site pain, followed by fever, which were mild and self-limiting; no serious adverse reactions were noted. The geometric mean titers of neutralizing antibodies in the low-, medium-, and high-dose groups at day 14 after 3 injections were 316 (95% CI, 218-457), 206 (95% CI, 123-343), and 297 (95% CI, 208-424), respectively, in the phase 1 trial, and were 121 (95% CI, 95-154) and 247 (95% CI, 176-345) at day 14 after 2 injections in participants receiving vaccine on days 0 and 14 and on days 0 and 21, respectively, in the phase 2 trial. There were no detectable antibody responses in all alum-only groups.In this interim report of the phase 1 and phase 2 trials of an inactivated COVID-19 vaccine, patients had a low rate of adverse reactions and demonstrated immunogenicity; the study is ongoing. Efficacy and longer-term adverse event assessment will require phase 3 trials.Chinese Clinical Trial Registry Identifier: ChiCTR2000031809.