A SARS-CoV-2 variant carrying the Spike protein amino acid change D614G has become the most prevalent form in the global pandemic. Dynamic tracking of variant frequencies revealed a recurrent pattern of G614 increase at multiple geographic levels: national, regional, and municipal. The shift occurred even in local epidemics where the original D614 form was well established prior to introduction of the G614 variant. The consistency of this pattern was highly statistically significant, suggesting that the G614 variant may have a fitness advantage. We found that the G614 variant grows to a higher titer as pseudotyped virions. In infected individuals, G614 is associated with lower RT-PCR cycle thresholds, suggestive of higher upper respiratory tract viral loads, but not with increased disease severity. These findings illuminate changes important for a mechanistic understanding of the virus and support continuing surveillance of Spike mutations to aid with development of immunological interventions.

Abstract SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 viruses are more transmissible, may lead to greater clinical severity, and result in modest reductions in antibody neutralization. subgenomic RNA (sgRNA) is produced by discontinuous transcription of the SARS-CoV-2 genome and is a crucial step in the SARS-CoV-2 life cycle. Applying our tool (periscope) to ARTIC Network Oxford Nanopore genomic sequencing data from 4400 SARS-CoV-2 positive clinical samples, we show that normalised sgRNA expression profiles are significantly increased in B.1.1.7 infections (n=879). This increase is seen over the previous dominant circulating lineage in the UK, B.1.177 (n=943), which is independent of genomic reads, E gene cycle threshold and days since symptom onset at sampling. A noncanonical sgRNA which could represent ORF9b is found in 98.4% of B.1.1.7 SARS-CoV-2 infections compared with only 13.8% of other lineages, with a 16-fold increase in median expression. We hypothesise that this is a direct consequence of a triple nucleotide mutation in nucleocapsid (28280:GAT>CAT, D3L) creating a transcription regulatory-like sequence complementary to a region 3’ of the genomic leader. These findings provide a unique insight into the biology of B.1.1.7 and support monitoring of sgRNA profiles in sequence data to evaluate emerging potential variants of concern. One Sentence Summary The recently emerged and more transmissible SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 shows greater subgenomic RNA expression in clinical infections and enhanced expression of a noncanonical subgenomic RNA near ORF9b.

Monitoring the spread of SARS-CoV-2 and reconstructing transmission chains has become a major public health focus for many governments around the world. The modest mutation rate and rapid transmission of SARS-CoV-2 prevents the reconstruction of transmission chains from consensus genome sequences, but within-host genetic diversity could theoretically help identify close contacts. Here we describe the patterns of within-host diversity in 1,181 SARS-CoV-2 samples sequenced to high depth in duplicate. 95% of samples show within-host mutations at detectable allele frequencies. Analyses of the mutational spectra revealed strong strand asymmetries suggestive of damage or RNA editing of the plus strand, rather than replication errors, dominating the accumulation of mutations during the SARS-CoV-2 pandemic. Within and between host diversity show strong purifying selection, particularly against nonsense mutations. Recurrent within-host mutations, many of which coincide with known phylogenetic homoplasies, display a spectrum and patterns of purifying selection more suggestive of mutational hotspots than recombination or convergent evolution. While allele frequencies suggest that most samples result from infection by a single lineage, we identify multiple putative examples of co-infection. Integrating these results into an epidemiological inference framework, we find that while sharing of within-host variants between samples could help the reconstruction of transmission chains, mutational hotspots and rare cases of superinfection can confound these analyses.

Abstract We have developed periscope, a tool for the detection and quantification of sub-genomic RNA (sgRNA) in SARS-CoV-2 genomic sequence data. The translation of the SARS-CoV-2 RNA genome for most open reading frames (ORFs) occurs via RNA intermediates termed “sub-genomic RNAs”. sgRNAs are produced through discontinuous transcription which relies on homology between transcription regulatory sequences (TRS-B) upstream of the ORF start codons and that of the TRS-L which is located in the 5’ UTR. TRS-L is immediately preceded by a leader sequence. This leader sequence is therefore found at the 5’ end of all sgRNA. We applied periscope to 1,155 SARS-CoV-2 genomes from Sheffield, UK and validated our findings using orthogonal datasets and in vitro cell systems. Using a simple local alignment to detect reads which contain the leader sequence we were able to identify and quantify reads arising from canonical and non-canonical sgRNA. We were able to detect all canonical sgRNAs at expected abundances, with the exception of ORF10. A number of recurrent non-canonical sgRNAs are detected. We show that the results are reproducible using technical replicates and determine the optimum number of reads for sgRNA analysis. In VeroE6 ACE2+/− cell lines, periscope can detect the changes in the kinetics of sgRNA in orthogonal sequencing datasets. Finally, variants found in genomic RNA are transmitted to sgRNAs with high fidelity in most cases. This tool can be applied to all sequenced COVID-19 samples worldwide to provide comprehensive analysis of SARS-CoV-2 sgRNA.

Abstract Background Many hospitals introduced procalcitonin (PCT) testing to help diagnose bacterial coinfection in individuals with COVID-19, and guide antibiotic decision-making during the COVID-19 pandemic in the UK. Objectives Evaluating cost-effectiveness of using PCT to guide antibiotic decisions in individuals hospitalized with COVID-19, as part of a wider research programme. Methods Retrospective individual-level data on patients hospitalized with COVID-19 were collected from 11 NHS acute hospital Trusts and Health Boards from England and Wales, which varied in their use of baseline PCT testing during the first COVID-19 pandemic wave. A matched analysis (part of a wider analysis reported elsewhere) created groups of patients whose PCT was/was not tested at baseline. A model was created with combined decision tree/Markov phases, parameterized with quality-of-life/unit cost estimates from the literature, and used to estimate costs and quality-adjusted life years (QALYs). Cost-effectiveness was judged at a £20 000/QALY threshold. Uncertainty was characterized using bootstrapping. Results People who had baseline PCT testing had shorter general ward/ICU stays and spent less time on antibiotics, though with overlap between the groups’ 95% CIs. Those with baseline PCT testing accrued more QALYs (8.76 versus 8.62) and lower costs (£9830 versus £10 700). The point estimate was baseline PCT testing being dominant over no baseline testing, though with uncertainty: the probability of cost-effectiveness was 0.579 with a 1 year horizon and 0.872 with a lifetime horizon. Conclusions Using PCT to guide antibiotic therapy in individuals hospitalized with COVID-19 is more likely to be cost-effective than not, albeit with uncertainty.

We have developed an analysis pipeline to facilitate real-time mutation tracking in SARS-CoV-2, focusing initially on the Spike (S) protein because it mediates infection of human cells and is the target of most vaccine strategies and antibody-based therapeutics. To date we have identified fourteen mutations in Spike that are accumulating. Mutations are considered in a broader phylogenetic context, geographically, and over time, to provide an early warning system to reveal mutations that may confer selective advantages in transmission or resistance to interventions. Each one is evaluated for evidence of positive selection, and the implications of the mutation are explored through structural modeling. The mutation Spike D614G is of urgent concern; after beginning to spread in Europe in early February, when introduced to new regions it repeatedly and rapidly becomes the dominant form. Also, we present evidence of recombination between locally circulating strains, indicative of multiple strain infections. These finding have important implications for SARS-CoV-2 transmission, pathogenesis and immune interventions.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.