BackgroundNVX-CoV2373 is a recombinant severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (rSARS-CoV-2) nanoparticle vaccine composed of trimeric full-length SARS-CoV-2 spike glycoproteins and Matrix-M1 adjuvant.MethodsWe initiated a randomized, placebo-controlled, phase 1–2 trial to evaluate the safety and immunogenicity of the rSARS-CoV-2 vaccine (in 5-μg and 25-μg doses, with or without Matrix-M1 adjuvant, and with observers unaware of trial-group assignments) in 131 healthy adults. In phase 1, vaccination comprised two intramuscular injections, 21 days apart. The primary outcomes were reactogenicity; laboratory values (serum chemistry and hematology), according to Food and Drug Administration toxicity scoring, to assess safety; and IgG anti–spike protein response (in enzyme-linked immunosorbent assay [ELISA] units). Secondary outcomes included unsolicited adverse events, wild-type virus neutralization (microneutralization assay), and T-cell responses (cytokine staining). IgG and microneutralization assay results were compared with 32 (IgG) and 29 (neutralization) convalescent serum samples from patients with Covid-19, most of whom were symptomatic. We performed a primary analysis at day 35.ResultsAfter randomization, 83 participants were assigned to receive the vaccine with adjuvant and 25 without adjuvant, and 23 participants were assigned to receive placebo. No serious adverse events were noted. Reactogenicity was absent or mild in the majority of participants, more common with adjuvant, and of short duration (mean, ≤2 days). One participant had mild fever that lasted 1 day. Unsolicited adverse events were mild in most participants; there were no severe adverse events. The addition of adjuvant resulted in enhanced immune responses, was antigen dose–sparing, and induced a T helper 1 (Th1) response. The two-dose 5-μg adjuvanted regimen induced geometric mean anti-spike IgG (63,160 ELISA units) and neutralization (3906) responses that exceeded geometric mean responses in convalescent serum from mostly symptomatic Covid-19 patients (8344 and 983, respectively).ConclusionsAt 35 days, NVX-CoV2373 appeared to be safe, and it elicited immune responses that exceeded levels in Covid-19 convalescent serum. The Matrix-M1 adjuvant induced CD4+ T-cell responses that were biased toward a Th1 phenotype. (Funded by the Coalition for Epidemic Preparedness Innovations; ClinicalTrials.gov number, NCT04368988).

The global outbreak of SARS in 2002-2003 was caused by the infection of a new human coronavirus SARS-CoV. The infection of SARS-CoV is mediated mainly through the viral surface glycoproteins, which consist of S1 and S2 subunits and form trimer spikes on the envelope of the virions. Here we report the ectodomain structures of the SARS-CoV surface spike trimer in different conformational states determined by single-particle cryo-electron microscopy. The conformation 1 determined at 4.3 Å resolution is three-fold symmetric and has all the three receptor-binding C-terminal domain 1 (CTD1s) of the S1 subunits in "down" positions. The binding of the "down" CTD1s to the SARS-CoV receptor ACE2 is not possible due to steric clashes, suggesting that the conformation 1 represents a receptor-binding inactive state. Conformations 2-4 determined at 7.3, 5.7 and 6.8 Å resolutions are all asymmetric, in which one RBD rotates away from the "down" position by different angles to an "up" position. The "up" CTD1 exposes the receptor-binding site for ACE2 engagement, suggesting that the conformations 2-4 represent a receptor-binding active state. This conformational change is also required for the binding of SARS-CoV neutralizing antibodies targeting the CTD1. This phenomenon could be extended to other betacoronaviruses utilizing CTD1 of the S1 subunit for receptor binding, which provides new insights into the intermediate states of coronavirus pre-fusion spike trimer during infection.

Abstract The COVID-19 pandemic continues to spread throughout the world with an urgent need for a safe and protective vaccine to effectuate herd protection and control the spread of SARS-CoV-2. Here, we report the development of a SARS-CoV-2 subunit vaccine (NVX-CoV2373) from the full-length spike (S) protein that is stable in the prefusion conformation. NVX-CoV2373 S form 27.2-nm nanoparticles that are thermostable and bind with high affinity to the human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) receptor. In mice, low-dose NVX-CoV2373 with saponin-based Matrix-M adjuvant elicit high titer anti-S IgG that blocks hACE2 receptor binding, neutralize virus, and protects against SARS-CoV-2 challenge with no evidence of vaccine-associated enhanced respiratory disease. NVX-CoV2373 also elicits multifunctional CD4 + and CD8 + T cells, CD4 + follicular helper T cells (Tfh), and antigen-specific germinal center (GC) B cells in the spleen. In baboons, low-dose levels of NVX-CoV2373 with Matrix-M was also highly immunogenic and elicited high titer anti-S antibodies and functional antibodies that block S-protein binding to hACE2 and neutralize virus infection and antigen-specific T cells. These results support the ongoing phase 1/2 clinical evaluation of the safety and immunogenicity of NVX-CoV2373 with Matrix-M (NCT04368988).

Abstract The COVID-19 pandemic continues to spread throughout the world with an urgent need for a safe and protective vaccine to effectuate herd immunity to control the spread of SARS-CoV-2. Here, we report the development of a SARS-CoV-2 subunit vaccine (NVX-CoV2373) produced from the full-length spike (S) protein, stabilized in the prefusion conformation. Purified NVX-CoV2373 S form 27.2nm nanoparticles that are thermostable and bind with high affinity to the human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) receptor. In mice and baboons, low-dose NVX-CoV2373 with saponin-based Matrix-M adjuvant elicits high titer anti-S IgG that is associated with blockade of hACE2 receptor binding, virus neutralization, and protection against SARS-CoV-2 challenge in mice with no evidence of vaccine-associated enhanced respiratory disease (VAERD). NVX-CoV2373 vaccine also elicits multifunctional CD4 + and CD8 + T cells, CD4 + T follicular helper T cells (Tfh), and the generation of antigen-specific germinal center (GC) B cells in the spleen. These results support the ongoing phase 1/2 clinical evaluation of the safety and immunogenicity of NVX-CoV2327 with Matrix-M ( NCT04368988 ).

Abstract The severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) continues to spread globally. As SARS-CoV-2 has transmitted from person to person, variant viruses have emerged with elevated transmission rates and higher risk of infection for vaccinees. We present data showing that a recombinant prefusion-stabilized Spike (rS) protein based on the B.1.351 sequence (rS-B.1.351) was highly immunogenic in mice and produced neutralizing antibodies against SARS-CoV-2/WA1, B.1.1.7, and B.1.351. Mice vaccinated with our prototype vaccine NVX-CoV2373 (rS-WU1) or rS-B.1.351 alone, in combination, or as a heterologous prime boost, were protected when challenged with live SARS-CoV-2/B.1.1.7 or SARS-CoV-2/B.1.351. Virus titer was reduced to undetectable levels in the lungs post-challenge in all vaccinated mice, and Th1-skewed cellular responses were observed. A strong anamnestic response was demonstrated in baboons boosted with rS-B.1.351 approximately one year after immunization with NVX-CoV2373 (rS-WU1). An rS-B.1.351 vaccine alone or in combination with prototype rS-WU1 induced protective antibody- and cell-mediated responses that were protective against challenge with SARS-CoV-2 variant viruses.

Abstract Monovalent SARS-CoV-2 Prototype (Wuhan-Hu-1) and bivalent (Prototype + BA.4/5) COVID-19 vaccines have demonstrated a waning of vaccine-mediated immunity highlighted by lower neutralizing antibody responses against SARS-CoV-2 Omicron XBB sub-variants. The reduction of humoral immunity due to the rapid evolution of SARS-CoV-2 has signaled the need for an update to vaccine composition. A strain change for all authorized/approved vaccines to a monovalent composition with Omicron subvariant XBB.1.5 has been supported by the WHO, EMA, and FDA. Here, we demonstrate that immunization with a monovalent recombinant spike protein COVID-19 vaccine (Novavax, Inc.) based on the subvariant XBB.1.5 induces cross-neutralizing antibodies against XBB.1.5, XBB.1.16, XBB.2.3, EG.5.1, and XBB.1.16.6 subvariants, promotes higher pseudovirus neutralizing antibody titers than bivalent (Prototype + XBB.1.5) vaccine, induces SARS-CoV-2 spike-specific Th1-biased CD4+ T-cell responses against XBB subvariants, and robustly boosts antibody responses in mice and nonhuman primates primed with a variety of monovalent and bivalent vaccines. Together, these data support updating the Novavax vaccine to a monovalent XBB.1.5 formulation for the 2023-2024 COVID-19 vaccination campaign.