Vaccines and therapies are urgently needed to address public health needs stemming from emerging pathogens and biological threat agents such as the filoviruses Ebola virus (EBOV) and Marburg virus (MARV). Here, we developed replication-competent vaccines against EBOV and MARV based on attenuated recombinant vesicular stomatitis virus vectors expressing either the EBOV glycoprotein or MARV glycoprotein. A single intramuscular injection of the EBOV or MARV vaccine elicited completely protective immune responses in nonhuman primates against lethal EBOV or MARV challenges. Notably, vaccine vector shedding was not detectable in the monkeys and none of the animals developed fever or other symptoms of illness associated with vaccination. The EBOV vaccine induced humoral and apparent cellular immune responses in all vaccinated monkeys, whereas the MARV vaccine induced a stronger humoral than cellular immune response. No evidence of EBOV or MARV replication was detected in any of the protected animals after challenge. Our data suggest that these vaccine candidates are safe and highly efficacious in a relevant animal model.

Ebola virus (EBOV) infection causes a severe and fatal hemorrhagic disease that in many ways appears to be similar in humans and nonhuman primates; however, little is known about the development of EBOV hemorrhagic fever. In the present study, 21 cynomolgus monkeys were experimentally infected with EBOV and examined sequentially over a 6-day period to investigate the pathological events of EBOV infection that lead to death. Importantly, dendritic cells in lymphoid tissues were identified as early and sustained targets of EBOV, implicating their important role in the immunosuppression characteristic of EBOV infections. Bystander lymphocyte apoptosis, previously described in end-stage tissues, occurred early in the disease-course in intravascular and extravascular locations. Of note, apoptosis and loss of NK cells was a prominent finding, suggesting the importance of innate immunity in determining the fate of the host. Analysis of peripheral blood mononuclear cell gene expression showed temporal increases in tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand and Fas transcripts, revealing a possible mechanism for the observed bystander apoptosis, while up-regulation of NAIP and cIAP2 mRNA suggest that EBOV has evolved additional mechanisms to resist host defenses by inducing protective transcripts in cells that it infects. The sequence of pathogenetic events identified in this study should provide new targets for rational prophylactic and chemotherapeutic interventions.

Containment of highly lethal Ebola virus outbreaks poses a serious public health challenge. Although an experimental vaccine has successfully protected non-human primates against disease, more than six months was required to complete the immunizations, making it impractical to limit an acute epidemic. Here, we report the development of accelerated vaccination against Ebola virus in non-human primates. The antibody response to immunization with an adenoviral (ADV) vector encoding the Ebola glycoprotein (GP) was induced more rapidly than with DNA priming and ADV boosting, but it was of lower magnitude. To determine whether this earlier immune response could nonetheless protect against disease, cynomolgus macaques were challenged with Ebola virus after vaccination with ADV-GP and nucleoprotein (NP) vectors. Protection was highly effective and correlated with the generation of Ebola-specific CD8(+) T-cell and antibody responses. Even when animals were immunized once with ADV-GP/NP and challenged 28 days later, they remained resistant to challenge with either low or high doses of virus. This accelerated vaccine provides an intervention that may help to limit the epidemic spread of Ebola, and is applicable to other viruses.

BackgroundWe previously showed that small interfering RNAs (siRNAs) targeting the Zaire Ebola virus (ZEBOV) RNA polymerase L protein formulated in stable nucleic acid-lipid particles (SNALPs) completely protected guineapigs when administered shortly after a lethal ZEBOV challenge. Although rodent models of ZEBOV infection are useful for screening prospective countermeasures, they are frequently not useful for prediction of efficacy in the more stringent non-human primate models. We therefore assessed the efficacy of modified non-immunostimulatory siRNAs in a uniformly lethal non-human primate model of ZEBOV haemorrhagic fever.MethodsA combination of modified siRNAs targeting the ZEBOV L polymerase (EK-1 mod), viral protein (VP) 24 (VP24-1160 mod), and VP35 (VP35-855 mod) were formulated in SNALPs. A group of macaques (n=3) was given these pooled anti-ZEBOV siRNAs (2 mg/kg per dose, bolus intravenous infusion) after 30 min, and on days 1, 3, and 5 after challenge with ZEBOV. A second group of macaques (n=4) was given the pooled anti-ZEBOV siRNAs after 30 min, and on days 1, 2, 3, 4, 5, and 6 after challenge with ZEBOV.FindingsTwo (66%) of three rhesus monkeys given four postexposure treatments of the pooled anti-ZEBOV siRNAs were protected from lethal ZEBOV infection, whereas all macaques given seven postexposure treatments were protected. The treatment regimen in the second study was well tolerated with minor changes in liver enzymes that might have been related to viral infection.InterpretationThis complete postexposure protection against ZEBOV in non-human primates provides a model for the treatment of ZEBOV-induced haemorrhagic fever. These data show the potential of RNA interference as an effective postexposure treatment strategy for people infected with Ebola virus, and suggest that this strategy might also be useful for treatment of other emerging viral infections.FundingDefense Threat Reduction Agency.

BackgroundInfection with the Ebola virus induces overexpression of the procoagulant tissue factor in primate monocytes and macrophages, suggesting that inhibition of the tissue-factor pathway could ameliorate the effects of Ebola haemorrhagic fever. Here, we tested the notion that blockade of fVIIa/tissue factor is beneficial after infection with Ebola virus.MethodsWe used a rhesus macaque model of Ebola haemorrhagic fever, which produces near 100% mortality. We administered recombinant nematode anticoagulant protein c2 (rNAPc2), a potent inhibitor of tissue factor-initiated blood coagulation, to the macaques either 10 min (n=6) or 24 h (n=3) after a high-dose lethal injection of Ebola virus. Three animals served as untreated Ebola virus-positive controls. Historical controls were also used in some analyses.FindingsBoth treatment regimens prolonged survival time, with a 33% survival rate in each treatment group. Survivors are still alive and healthy after 9 months. All but one of the 17 controls died. The mean survival for the six rNAPc2–treated macaques that died was 11–7 days compared with 8–3 days for untreated controls (p=0–0184). rNAPc2 attenuated the coagulation response as evidenced by modulation of various important coagulation factors, including plasma D dimers, which were reduced in nearly all treated animals; less prominent fibrin deposits and intravascular thromboemboli were observed in tissues of some animals that succumbed to Ebola virus. Furthermore, rNAPc2 attenuated the proinflammatory response with lower plasma concentrations of interleukin 6 and monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) noted in the treated than in the untreated macaques.InterpretationPost-exposure protection with rNAPc2 against Ebola virus in primates provides a new foundation for therapeutic regimens that target the disease process rather than viral replication.

ABSTRACT The filoviruses Marburg virus and Ebola virus cause severe hemorrhagic fever with high mortality in humans and nonhuman primates. Among the most promising filovirus vaccines under development is a system based on recombinant vesicular stomatitis virus (VSV) that expresses a single filovirus glycoprotein (GP) in place of the VSV glycoprotein (G). Here, we performed a proof-of-concept study in order to determine the potential of having one single-injection vaccine capable of protecting nonhuman primates against Sudan ebolavirus (SEBOV), Zaire ebolavirus (ZEBOV), Cote d'Ivoire ebolavirus (CIEBOV), and Marburgvirus (MARV). In this study, 11 cynomolgus monkeys were vaccinated with a blended vaccine consisting of equal parts of the vaccine vectors VSVΔG/SEBOVGP, VSVΔG/ZEBOVGP, and VSVΔG/MARVGP. Four weeks later, three of these animals were challenged with MARV, three with CIEBOV, three with ZEBOV, and two with SEBOV. Three control animals were vaccinated with VSV vectors encoding a nonfilovirus GP and challenged with SEBOV, ZEBOV, and MARV, respectively, and five unvaccinated control animals were challenged with CIEBOV. Importantly, none of the macaques vaccinated with the blended vaccine succumbed to a filovirus challenge. As expected, an experimental control animal vaccinated with VSVΔG/ZEBOVGP and challenged with SEBOV succumbed, as did the positive controls challenged with SEBOV, ZEBOV, and MARV, respectively. All five control animals challenged with CIEBOV became severely ill, and three of the animals succumbed on days 12, 12, and 14, respectively. The two animals that survived CIEBOV infection were protected from subsequent challenge with either SEBOV or ZEBOV, suggesting that immunity to CIEBOV may be protective against other species of Ebola virus. In conclusion, we developed an immunization scheme based on a single-injection vaccine that protects nonhuman primates against lethal challenge with representative strains of all human pathogenic filovirus species.

Background Lassa fever (LF), an often-fatal hemorrhagic disease caused by Lassa virus (LASV), is a major public health threat in West Africa. When the violent civil conflict in Sierra Leone (1991 to 2002) ended, an international consortium assisted in restoration of the LF program at Kenema Government Hospital (KGH) in an area with the world's highest incidence of the disease. Methodology/Principal Findings Clinical and laboratory records of patients presenting to the KGH Lassa Ward in the post-conflict period were organized electronically. Recombinant antigen-based LF immunoassays were used to assess LASV antigenemia and LASV-specific antibodies in patients who met criteria for suspected LF. KGH has been reestablished as a center for LF treatment and research, with over 500 suspected cases now presenting yearly. Higher case fatality rates (CFRs) in LF patients were observed compared to studies conducted prior to the civil conflict. Different criteria for defining LF stages and differences in sensitivity of assays likely account for these differences. The highest incidence of LF in Sierra Leone was observed during the dry season. LF cases were observed in ten of Sierra Leone's thirteen districts, with numerous cases from outside the traditional endemic zone. Deaths in patients presenting with LASV antigenemia were skewed towards individuals less than 29 years of age. Women self-reporting as pregnant were significantly overrepresented among LASV antigenemic patients. The CFR of ribavirin-treated patients presenting early in acute infection was lower than in untreated subjects. Conclusions/Significance Lassa fever remains a major public health threat in Sierra Leone. Outreach activities should expand because LF may be more widespread in Sierra Leone than previously recognized. Enhanced case finding to ensure rapid diagnosis and treatment is imperative to reduce mortality. Even with ribavirin treatment, there was a high rate of fatalities underscoring the need to develop more effective and/or supplemental treatments for LF.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is responsible for an unprecedented global pandemic of COVID-19. Animal models are urgently needed to study the pathogenesis of COVID-19 and to screen vaccines and treatments. We show that African green monkeys (AGMs) support robust SARS-CoV-2 replication and develop pronounced respiratory disease, which may more accurately reflect human COVID-19 cases than other nonhuman primate species. SARS-CoV-2 was detected in mucosal samples, including rectal swabs, as late as 15 days after exposure. Marked inflammation and coagulopathy in blood and tissues were prominent features. Transcriptome analysis demonstrated stimulation of interferon and interleukin-6 pathways in bronchoalveolar lavage samples and repression of natural killer cell- and T cell–associated transcripts in peripheral blood. Despite a slight waning in antibody titers after primary challenge, enhanced antibody and cellular responses contributed to rapid clearance after re-challenge with an identical strain. These data support the utility of AGM for studying COVID-19 pathogenesis and testing medical countermeasures. Geisbert and colleagues report that African green monkeys infected with the SARS-CoV-2 virus develop disease symptoms that closely resemble those seen in infected humans, making this animal model a useful surrogate to investigate immune responses to coronavirus infection.

Abstract Marburg virus (MARV) causes a severe hemorrhagic fever disease in primates with mortality rates in humans up to 90%. Since 2018, MARV has been identified as a priority pathogen by the WHO, needing urgent research and development of countermeasures due to the high public health risk it poses. Recently, the first case of MARV in West Africa underscored the significant outbreak potential of this virus. The potential for cross border spread as had occurred during the Ebola 2014-2016 outbreak illustrates the critical need for Marburg vaccines. To support regulatory approval of the ChAd3-Marburg vaccine that has completed Phase I trials, we show that a non-replicating chimpanzee-derived adenovirus vector with a demonstrated safety profile in humans (ChAd3) protected against a uniformly lethal challenge with Marburg-Angola. Protective immunity was achieved within 7 days of vaccination and was maintained through one year post vaccination, antigen-specific antibodies were a significant immune correlate of protection in the acute challenge model ( p=0 . 0003 ), and predictive for protection with an AUC = 0.88. These results demonstrate that a single-shot ChAd3 MARV vaccine generated a protective immune response that was both rapid and durable with a significant immune correlate of protection that will support advanced clinical development. One Sentence Summary A single-shot of non-replicating ChAd3-MARV vaccine demonstrated both rapid (within 1 week) and durable (12 months) protection against lethal Marburg virus infection in macaques.