Abstract Currently circulating SARS-CoV-2 variants have acquired convergent mutations at hot spots in the receptor-binding domain 1 (RBD) of the spike protein. The effects of these mutations on viral infection and transmission and the efficacy of vaccines and therapies remains poorly understood. Here we demonstrate that recently emerged BQ.1.1 and XBB.1.5 variants bind host ACE2 with high affinity and promote membrane fusion more efficiently than earlier Omicron variants. Structures of the BQ.1.1, XBB.1 and BN.1 RBDs bound to the fragment antigen-binding region of the S309 antibody (the parent antibody for sotrovimab) and human ACE2 explain the preservation of antibody binding through conformational selection, altered ACE2 recognition and immune evasion. We show that sotrovimab binds avidly to all Omicron variants, promotes Fc-dependent effector functions and protects mice challenged with BQ.1.1 and hamsters challenged with XBB.1.5. Vaccine-elicited human plasma antibodies cross-react with and trigger effector functions against current Omicron variants, despite a reduced neutralizing activity, suggesting a mechanism of protection against disease, exemplified by S309. Cross-reactive RBD-directed human memory B cells remained dominant even after two exposures to Omicron spikes, underscoring the role of persistent immune imprinting.

SUMMARY The recently emerged SARS-CoV-2 Omicron variant harbors 37 amino acid substitutions in the spike (S) protein, 15 of which are in the receptor-binding domain (RBD), thereby raising concerns about the effectiveness of available vaccines and antibody therapeutics. Here, we show that the Omicron RBD binds to human ACE2 with enhanced affinity relative to the Wuhan-Hu-1 RBD and acquires binding to mouse ACE2. Severe reductions of plasma neutralizing activity were observed against Omicron compared to the ancestral pseudovirus for vaccinated and convalescent individuals. Most (26 out of 29) receptor-binding motif (RBM)-directed monoclonal antibodies (mAbs) lost in vitro neutralizing activity against Omicron, with only three mAbs, including the ACE2-mimicking S2K146 mAb 1 , retaining unaltered potency. Furthermore, a fraction of broadly neutralizing sarbecovirus mAbs recognizing antigenic sites outside the RBM, including sotrovimab 2 , S2X259 3 and S2H97 4 , neutralized Omicron. The magnitude of Omicron-mediated immune evasion and the acquisition of binding to mouse ACE2 mark a major SARS-CoV-2 mutational shift. Broadly neutralizing sarbecovirus mAbs recognizing epitopes conserved among SARS-CoV-2 variants and other sarbecoviruses may prove key to controlling the ongoing pandemic and future zoonotic spillovers.

SARS-CoV-2 Omicron sublineages carry distinct spike mutations and represent an antigenic shift resulting in escape from antibodies induced by previous infection or vaccination. We show that hybrid immunity or vaccine boosters result in potent plasma neutralizing activity against Omicron BA.1 and BA.2 and that breakthrough infections, but not vaccination-only, induce neutralizing activity in the nasal mucosa. Consistent with immunological imprinting, most antibodies derived from memory B cells or plasma cells of Omicron breakthrough cases cross-react with the Wuhan-Hu-1, BA.1 and BA.2 receptor-binding domains whereas Omicron primary infections elicit B cells of narrow specificity. While most clinical antibodies have reduced neutralization of Omicron, we identified an ultrapotent pan-variant antibody, that is unaffected by any Omicron lineage spike mutations and is a strong candidate for clinical development.

The SARS-CoV-2 Omicron variant of concern evades antibody mediated immunity with an unprecedented magnitude due to accumulation of numerous spike mutations. To understand the Omicron antigenic shift, we determined cryo-electron microscopy and X-ray crystal structures of the spike and RBD bound to the broadly neutralizing sarbecovirus monoclonal antibody (mAb) S309 (the parent mAb of sotrovimab) and to the human ACE2 receptor. We provide a structural framework for understanding the marked reduction of binding of all other therapeutic mAbs leading to dampened neutralizing activity. We reveal electrostatic remodeling of the interactions within the spike and those formed between the Omicron RBD and human ACE2, likely explaining enhanced affinity for the host receptor relative to the prototypic virus.

The recent emergence of SARS-CoV-2 variants of concern (VOC) and the recurrent spillovers of coronaviruses in the human population highlight the need for broadly neutralizing antibodies that are not affected by the ongoing antigenic drift and that can prevent or treat future zoonotic infections. Here, we describe a human monoclonal antibody (mAb), designated S2×259, recognizing a highly conserved cryptic receptor-binding domain (RBD) epitope and cross-reacting with spikes from all sarbecovirus clades. S2×259 broadly neutralizes spike-mediated entry of SARS-CoV-2 including the B.1.1.7, B.1.351, P.1 and B.1.427/B.1.429 VOC, as well as a wide spectrum of human and zoonotic sarbecoviruses through inhibition of ACE2 binding to the RBD. Furthermore, deep-mutational scanning and in vitro escape selection experiments demonstrate that S2×259 possesses a remarkably high barrier to the emergence of resistance mutants. We show that prophylactic administration of S2×259 protects Syrian hamsters against challenges with the prototypic SARS-CoV-2 and the B.1.351 variant, suggesting this mAb is a promising candidate for the prevention and treatment of emergent VOC and zoonotic infections. Our data unveil a key antigenic site targeted by broadly-neutralizing antibodies and will guide the design of pan-sarbecovirus vaccines.

Memory B cells (MBCs) generate rapid antibody responses upon secondary encounter with a pathogen. Here, we investigated the kinetics, avidity and cross-reactivity of serum antibodies and MBCs in 155 SARS-CoV-2 infected and vaccinated individuals over a 16-month timeframe. SARS-CoV-2-specific MBCs and serum antibodies reached steady-state titers with comparable kinetics in infected and vaccinated individuals. Whereas MBCs of infected individuals targeted both pre- and postfusion Spike (S), most vaccine-elicited MBCs were specific for prefusion S, consistent with the use of prefusion-stabilized S in mRNA vaccines. Furthermore, a large fraction of MBCs recognizing postfusion S cross-reacted with human betacoronaviruses. The avidity of MBC-derived and serum antibodies increased over time resulting in enhanced resilience to viral escape by SARS-CoV-2 variants, including Omicron BA.1 and BA.2 sub-lineages, albeit only partially for BA.4 and BA.5 sublineages. Overall, the maturation of high-affinity and broadly-reactive MBCs provides the basis for effective recall responses to future SARS-CoV-2 variants.

ABSTRACT Sotrovimab (VIR-7831) and VIR-7832 are dual action monoclonal antibodies (mAbs) targeting the spike glycoprotein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Sotrovimab and VIR-7832 were derived from a parent antibody (S309) isolated from memory B cells of a 2003 severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) survivor. Both mAbs contain an “LS” mutation in the Fc region to prolong serum half-life. In addition, VIR-7832 encodes an Fc GAALIE mutation that has been shown previously to evoke CD8+ T-cells in the context of an in vivo viral respiratory infection. Sotrovimab and VIR-7832 neutralize wild-type and variant pseudotyped viruses and authentic virus in vitro. In addition, they retain activity against monoclonal antibody resistance mutations conferring reduced susceptibility to previously authorized mAbs. The sotrovimab/VIR-7832 epitope continues to be highly conserved among circulating sequences consistent with the high barrier to resistance observed in vitro. Furthermore, both mAbs can recruit effector mechanisms in vitro that may contribute to clinical efficacy via elimination of infected host cells. In vitro studies with these mAbs demonstrated no enhancement of infection. In a Syrian Golden hamster proof-of concept wildtype SARS-CoV-2 infection model, animals treated with sotrovimab had less weight loss, and significantly decreased total viral load and infectious virus levels in the lung compared to a control mAb. Taken together, these data indicate that sotrovimab and VIR-7832 are key agents in the fight against COVID-19.

Vaccines based on live attenuated viruses often induce broad, multifaceted immune responses. However, they also usually sacrifice immunogenicity for attenuation. It is particularly difficult to elicit an effective vaccine for herpesviruses due to an armament of immune evasion genes and a latent phase. Here, to overcome the limitation of attenuation, we developed a rational herpesvirus vaccine in which viral immune evasion genes were deleted to enhance immunogenicity while also attaining safety. To test this vaccine strategy, we utilized murine gammaherpesvirus-68 (MHV-68) as a proof-of-concept model for the cancer-associated human γ-herpesviruses, Epstein-Barr virus and Kaposi sarcoma-associated herpesvirus. We engineered a recombinant MHV-68 virus by targeted inactivation of viral antagonists of type I interferon (IFN-I) pathway and deletion of the latency locus responsible for persistent infection. This recombinant virus is highly attenuated with no measurable capacity for replication, latency, or persistence in immunocompetent hosts. It stimulates robust innate immunity, differentiates virus-specific memory T cells, and elicits neutralizing antibodies. A single vaccination affords durable protection that blocks the establishment of latency following challenge with the wild type MHV-68 for at least six months post-vaccination. These results provide a novel approach to effective vaccination against cancer-associated herpesviruses through the elimination of latency and key immune evasion mechanisms from the pathogen.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Currently circulating SARS-CoV-2 variants acquired convergent mutations at receptor-binding domain (RBD) hot spots 1 . Their impact on viral infection, transmission, and efficacy of vaccines and therapeutics remains poorly understood. Here, we demonstrate that recently emerged BQ.1.1. and XBB.1 variants bind ACE2 with high affinity and promote membrane fusion more efficiently than earlier Omicron variants. Structures of the BQ.1.1 and XBB.1 RBDs bound to human ACE2 and S309 Fab (sotrovimab parent) explain the altered ACE2 recognition and preserved antibody binding through conformational selection. We show that sotrovimab binds avidly to all Omicron variants, promotes Fc-dependent effector functions and protects mice challenged with BQ.1.1, the variant displaying the greatest loss of neutralization. Moreover, in several donors vaccine-elicited plasma antibodies cross-react with and trigger effector functions against Omicron variants despite reduced neutralizing activity. Cross-reactive RBD-directed human memory B cells remained dominant even after two exposures to Omicron spikes, underscoring persistent immune imprinting. Our findings suggest that this previously overlooked class of cross-reactive antibodies, exemplified by S309, may contribute to protection against disease caused by emerging variants through elicitation of effector functions.