Significance The results provide strong evidence of extensive SARS-CoV-2 infection of white-tailed deer, a free-living wild animal species with widespread distribution across North, Central, and South America. The analysis shows infection of deer resulted from multiple spillovers from humans, followed by efficient deer-to-deer transmission. The discovery of widespread infection of white-tailed deer indicates their establishment as potential reservoir hosts for SARS-CoV-2, a finding with important implications for the ecology, long-term persistence, and evolution of the virus, including the potential for spillback to humans.

The newly emerged severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) highlights the urgent need for assays that detect protective levels of neutralizing antibodies. We studied the relationship among anti-spike ectodomain (anti-ECD), anti-receptor-binding domain (anti-RBD) IgG titers, and SARS-CoV-2 virus neutralization (VN) titers generated by 2 in vitro assays using convalescent plasma samples from 68 patients with COVID-19. We report a strong positive correlation between both plasma anti-RBD and anti-ECD IgG titers and in vitro VN titers. The probability of a VN titer of ≥160, the FDA-recommended level for convalescent plasma used for COVID-19 treatment, was ≥80% when anti-RBD or anti-ECD titers were ≥1:1350. Of all donors, 37% lacked VN titers of ≥160. Dyspnea, hospitalization, and disease severity were significantly associated with higher VN titer. Frequent donation of convalescent plasma did not significantly decrease VN or IgG titers. Analysis of 2814 asymptomatic adults found 73 individuals with anti-ECD IgG titers of ≥1:50 and strong positive correlation with anti-RBD and VN titers. Fourteen of these individuals had VN titers of ≥1:160, and all of them had anti-RBD titers of ≥1:1350. We conclude that anti-RBD or anti-ECD IgG titers can serve as a surrogate for VN titers to identify suitable plasma donors. Plasma anti-RBD or anti-ECD titers of ≥1:1350 may provide critical information about protection against COVID-19 disease.

White-tailed deer ( Odocoileus virginianus ) are highly susceptible to infection by SARS-CoV-2, with multiple reports of widespread spillover of virus from humans to free-living deer. While the recently emerged SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron variant of concern (VoC) has been shown to be notably more transmissible amongst humans, its ability to cause infection and spillover to non-human animals remains a challenge of concern. We found that 19 of the 131 (14.5%; 95% CI: 0.10-0.22) white-tailed deer opportunistically sampled on Staten Island, New York, between December 12, 2021, and January 31, 2022, were positive for SARS-CoV-2 specific serum antibodies using a surrogate virus neutralization assay, indicating prior exposure. The results also revealed strong evidence of age-dependence in antibody prevalence. A significantly (χ 2 , p < 0.001) greater proportion of yearling deer possessed neutralizing antibodies as compared with fawns (OR=12.7; 95% CI 4-37.5). Importantly, SARS-CoV-2 nucleic acid was detected in nasal swabs from seven of 68 (10.29%; 95% CI: 0.0-0.20) of the sampled deer, and whole-genome sequencing identified the SARS-CoV-2 Omicron VoC (B.1.1.529) is circulating amongst the white-tailed deer on Staten Island. Phylogenetic analyses revealed the deer Omicron sequences clustered closely with other, recently reported Omicron sequences recovered from infected humans in New York City and elsewhere, consistent with human to deer spillover. Interestingly, one individual deer was positive for viral RNA and had a high level of neutralizing antibodies, suggesting either rapid serological conversion during an ongoing infection or a "breakthrough" infection in a previously exposed animal. Together, our findings show that the SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron VoC can infect white-tailed deer and highlights an urgent need for comprehensive surveillance of susceptible animal species to identify ecological transmission networks and better assess the potential risks of spillback to humans.These studies provide strong evidence of infection of free-living white-tailed deer with the SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron variant of concern on Staten Island, New York, and highlight an urgent need for investigations on human-to-animal-to-human spillovers/spillbacks as well as on better defining the expanding host-range of SARS-CoV-2 in non-human animals and the environment.

Abstract Many animal species are susceptible to SARS-CoV-2 and could potentially act as reservoirs, yet transmission of the virus in non-human free-living animals has not been documented. White-tailed deer ( Odocoileus virginianus ), the predominant cervid in North America, are susceptible to SARS-CoV-2 infection, and experimentally infected fawns can transmit the virus. To test the hypothesis that SARS-CoV-2 may be circulating in deer, we tested 283 retropharyngeal lymph node (RPLN) samples collected from 151 free-living and 132 captive deer in Iowa from April 2020 through December of 2020 for the presence of SARS-CoV-2 RNA. Ninety-four of the 283 deer (33.2%; 95% CI: 28, 38.9) samples were positive for SARS-CoV-2 RNA as assessed by RT-PCR. Notably, between November 23, 2020 and January 10, 2021, 80 of 97 (82.5%; 95% CI 73.7, 88.8) RPLN samples had detectable SARS-CoV-2 RNA by RT-PCR. Whole genome sequencing of the 94 positive RPLN samples identified 12 SARS-CoV-2 lineages, with B.1.2 (n = 51; 54.5%), and B.1.311 ( n = 19; 20%) accounting for ~75% of all samples. The geographic distribution and nesting of clusters of deer and human lineages strongly suggest multiple zooanthroponotic spillover events and deer-to-deer transmission. The discovery of sylvatic and enzootic SARS-CoV-2 transmission in deer has important implications for the ecology and long-term persistence, as well as the potential for spillover to other animals and spillback into humans. These findings highlight an urgent need for a robust and proactive “One Health” approach to obtaining a better understanding of the ecology and evolution of SARS-CoV-2. One-Sentence Summary SARS-CoV-2 was detected in one-third of sampled white-tailed deer in Iowa between September 2020 and January of 2021 that likely resulted from multiple human-to-deer spillover and deer-to-deer transmission events.

The ongoing evolution of SARS-CoV-2 into more easily transmissible and infectious variants has sparked concern over the continued effectiveness of existing therapeutic antibodies and vaccines. Hence, together with increased genomic surveillance, methods to rapidly develop and assess effective interventions are critically needed. Here we report the discovery of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies isolated from COVID-19 patients using a high-throughput platform. Antibodies were identified from unpaired donor B-cell and serum repertoires using yeast surface display, proteomics, and public light chain screening. Cryo-EM and functional characterization of the antibodies identified N3-1, an antibody that binds avidly (K

Abstract Zika virus (ZIKV) is a historically neglected flavivirus that has recently caused epidemics in the western hemisphere. ZIKV has been associated with severe symptoms including infant microcephaly and Guillain Barré syndrome, stimulating interest in understanding factors governing ZIKV infection. Heat shock protein 70 (Hsp70) has been shown to be an infection factor for multiple viruses. We investigated the role of Hsp70 in the ZIKV infection process. We localized Hsp70 protein to the Vero cell membrane surface by confocal microscopy and demonstrated that, inside the cell, there is significant co-localization between Hsp70 and ZIKV E protein. Inducing and suppressing Hsp70 expression increased and decreased ZIKV production, respectively. Antibody blocking cell surface-localized Hsp70 decreased ZIKV cell infection rates and production of infectious virus particles, as did competition with recombinant Hsp70 protein. Our data suggest that Hsp70 is an important factor in the ZIKV infection process. Understanding the interactions between Hsp70 and ZIKV may lead to novel therapeutics for ZIKV infection, particularly for pregnant women and fetuses.

ABSTRACT The association of the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 viral spike with human angiotensin converting enzyme (hACE2) represents the first required step for viral entry. Amino acid changes in the RBD have been implicated with increased infectivity and potential for immune evasion. Reliably predicting the effect of amino acid changes in the ability of the RBD to interact more strongly with the hACE2 receptor can help assess the public health implications and the potential for spillover and adaptation into other animals. Here, we introduce a two-step framework that first relies on 48 independent 4-ns molecular dynamics (MD) trajectories of RBD-hACE2 variants to collect binding energy terms decomposed into Coulombic, covalent, van der Waals, lipophilic, generalized Born electrostatic solvation, hydrogen-bonding, π-π packing and self-contact correction terms. The second step implements a neural network to classify and quantitatively predict binding affinity using the decomposed energy terms as descriptors. The computational base achieves an accuracy of 82.2% in terms of correctly classifying single amino-acid substitution variants of the RBD as worsening or improving binding affinity for hACE2 and a correlation coefficient r of 0.69 between predicted and experimentally calculated binding affinities. Both metrics are calculated using a 5-fold cross validation test. Our method thus sets up a framework for effectively screening binding affinity change with unknown single and multiple amino-acid changes. This can be a very valuable tool to predict host adaptation and zoonotic spillover of current and future SARS-CoV-2 variants.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) surface spike glycoprotein - a major antibody target - is critical for virus entry via engagement of human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Despite successes with existing vaccines and therapies that primarily target the receptor binding domain (RBD) of the spike protein, the susceptibility of RBD to mutations provides escape routes for the SARS-CoV-2 from neutralizing antibodies. On the other hand, structural conservation in the spike protein can be targeted to reduce escape mutations and achieve broad protection. Here, we designed candidate stable immunogens that mimic surface features of selected conserved regions of spike protein through 'epitope grafting,' in which we present the target epitope topology on diverse heterologous scaffolds that can structurally accommodate the spike epitopes. Structural characterization of the epitope-scaffolds showed stark agreement with our computational models and target epitopes. The sera from mice immunized with engineered designs display epitope-scaffolds and spike binding activity. We also demonstrated the utility of the designed epitope-scaffolds in diagnostic applications. Taken all together, our study provides important methodology for targeting the conserved, non-RBD structural motifs of spike protein for SARS-CoV-2 epitope vaccine design and demonstrates the potential utility of 'epitope grafting' in rational vaccine design.

The cellular entry of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) involves the association of its receptor binding domain (RBD) with human angiotensin converting enzyme 2 (hACE2) as the first crucial step. Efficient and reliable prediction of RBD-hACE2 binding affinity changes upon amino acid substitutions can be valuable for public health surveillance and monitoring potential spillover and adaptation into non-human species. Here, we introduce a convolutional neural network (CNN) model trained on protein sequence and structural features to predict experimental RBD-hACE2 binding affinities of 8,440 variants upon single and multiple amino acid substitutions in the RBD or ACE2. The model achieves a classification accuracy of 83.28% and a Pearson correlation coefficient of 0.85 between predicted and experimentally calculated binding affinities in five-fold cross-validation tests and predicts improved binding affinity for most circulating variants. We pro-actively used the CNN model to exhaustively screen for novel RBD variants with combinations of up to four single amino acid substitutions and suggested candidates with the highest improvements in RBD-ACE2 binding affinity for human and animal ACE2 receptors. We found that the binding affinity of RBD variants against animal ACE2s follows similar trends as those against human ACE2. White-tailed deer ACE2 binds to RBD almost as tightly as human ACE2 while cattle, pig, and chicken ACE2s bind weakly. The model allows testing whether adaptation of the virus for increased binding with other animals would cause concomitant increases in binding with hACE2 or decreased fitness due to adaptation to other hosts.

In April 2024, ten cats died in a rural South Dakota (SD) residence, showing respiratory and neurological symptoms. Necropsy and laboratory testing of two cats confirmed H5N1 clade 2.3.4.4b infection. The viral genome sequences are closely related to recent SD cattle H5N1 sequences. Cat H5N1 genomes had unique mutations, including T143A in haemagglutinin, known to affect infectivity and immune evasion, and two novel mutations in PA protein (F314L, L342Q) that may affect polymerase activity and virulence, suggesting potential virus adaptation. Dead cats showed systemic infection with lesions and viral antigens in multiple organs. Higher viral RNA and antigen in the brain indicated pronounced neurotropism. Lectin-histochemistry revealed widespread co-expression of sialic acid α-2,6 and α-2,3 receptors, suggesting cats could serve as mixing vessels for reassortment of avian and mammalian influenza viruses. No differences in clade 2.2 or 2.3.4.4b H5 pseudoviruses binding to cat lung/brain tissues indicated the neurotropism is unlikely mediated by receptor binding affinity.