Efficient therapeutic options are needed to control the spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) that has caused more than 922,000 fatalities as of 13 September 2020. We report the isolation and characterization of two ultrapotent SARS-CoV-2 human neutralizing antibodies (S2E12 and S2M11) that protect hamsters against SARS-CoV-2 challenge. Cryo-electron microscopy structures show that S2E12 and S2M11 competitively block angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) attachment and that S2M11 also locks the spike in a closed conformation by recognition of a quaternary epitope spanning two adjacent receptor-binding domains. Antibody cocktails that include S2M11, S2E12, or the previously identified S309 antibody broadly neutralize a panel of circulating SARS-CoV-2 isolates and activate effector functions. Our results pave the way to implement antibody cocktails for prophylaxis or therapy, circumventing or limiting the emergence of viral escape mutants.

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.

Abstract Natural killer (NK) cells are essential for early protection against virus infection, and must metabolically adapt to the energy demands of activation. Here, we found upregulation of the metabolic adaptor hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) is a feature of NK cells during murine cytomegalovirus (MCMV) infection in vivo . HIF-1α-deficient NK cells failed to control viral load, causing increased morbidity. No defects were found in effector functions of HIF-1α KO NK cells however, their numbers were significantly reduced. Loss of HIF-1α did not affect NK cell proliferation during in vivo infection and in vitro cytokine stimulation. Instead, we found HIF1α-deficient NK cells showed increased expression of the pro-apoptotic protein Bim and glucose metabolism was impaired during cytokine stimulation in vitro . Similarly, during MCMV infection HIF1α-deficient NK cells upregulated Bim and had increased caspase activity. Thus, NK cells require HIF-1α-dependent metabolic functions to repress Bim expression and sustain cell numbers for an optimal virus response.