Abstract We analyzed data from two ongoing COVID-19 longitudinal serological surveys in Orange County, CA., between April 2020 and March 2021. A total of 8,476 finger stick blood specimens were collected before and after an aggressive mRNA vaccination campaign. IgG levels were determined using a multiplex antigen microarray containing 10 SARS-CoV-2 antigens, 4 SARS, 3 MERS, 12 Common CoV, and 8 Influenza antigens. Twenty-six percent of 3,347 specimens from unvaccinated Orange County residents in December 2020 were SARS-CoV-2 seropositive. The Ab response was predominantly against nucleocapsid (NP), full length spike and the spike S2 domain. Anti-receptor binding domain (RBD) reactivity was low and there was no cross-reactivity against SARS S1 or SARS RBD. An aggressive mRNA vaccination campaign at the UCI Medical Center started on December 16, 2020 and 6,724 healthcare workers were vaccinated within 3 weeks. Seroprevalence increased from 13% in December to 79% in January, 93% in February and 99% in March. mRNA vaccination induced much higher Ab levels especially against the RBD domain and significant cross-reactivity against SARS RBD and S1 was also observed. Nucleocapsid protein Abs can be used to distinguish individuals in a population of vaccinees to classify those who have been previously infected and those who have not, because nucleocapsid is not in the vaccine. Previously infected individuals developed higher Ab titers to the vaccine than those who have not been previously exposed. These results indicate that mRNA vaccination rapidly induces a much stronger and broader Ab response than SARS-CoV-2 infection.

Early in the SARS-CoV-2 pandemic, there was a high level of optimism based on observational studies and small controlled trials that treating hospitalized patients with convalescent plasma from COVID-19 survivors (CCP) would be an important immunotherapy. However, as more data from controlled trials became available, the results became disappointing, with at best moderate evidence of efficacy when CCP with high titers of neutralizing antibodies was used early in infection. To better understand the potential therapeutic efficacy of CCP, and to further validate SARS-CoV-2 infection of macaques as a reliable animal model for testing such strategies, we inoculated 12 adult rhesus macaques with SARS-CoV-2 by intratracheal and intranasal routes. One day later, 8 animals were infused with pooled human CCP with a high titer of neutralizing antibodies (RVPN NT 50 value of 3,003), while 4 control animals received normal human plasma. Animals were monitored for 7 days. Animals treated with CCP had detectable levels of antiviral antibodies after infusion. In comparison to the control animals, they had similar levels of virus replication in the upper and lower respiratory tract, but had significantly reduced interstitial pneumonia, as measured by comprehensive lung histology. By highlighting strengths and weaknesses, data of this study can help to further optimize nonhuman primate models to provide proof-of-concept of intervention strategies, and guide the future use of convalescent plasma against SARS-CoV-2 and potentially other newly emerging respiratory viruses.The results of treating SARS-CoV-2 infected hospitalized patients with COVID-19 convalescent plasma (CCP), collected from survivors of natural infection, have been disappointing. The available data from various studies indicate at best moderate clinical benefits only when CCP with high titer of neutralizing antibodies was infused early in infection. The macaque model of SARS-CoV-2 infection can be useful to gain further insights in the value of CCP therapy. In this study, animals were infected with SARS-CoV-2 and the next day, were infused with pooled human convalescent plasma, selected to have a very high titer of neutralizing antibodies. While administration of CCP did not result in a detectable reduction in virus replication in the respiratory tract, it significantly reduced lung inflammation. These data, combined with the results of monoclonal antibody studies, emphasize the need to use products with high titers of neutralizing antibodies, and guide the future development of CCP-based therapies.

Abstract To detect the presence of antibodies in blood against SARS-CoV-2 in a highly sensitive and specific manner, here we describe a robust, inexpensive ($200), 3D-printable portable imaging platform (TinyArray imager) that can be deployed immediately in areas with minimal infrastructure to read coronavirus antigen microarrays (CoVAMs) that contain a panel of antigens from SARS-CoV-2, SARS-1, MERS, and other respiratory viruses. Application includes basic laboratories and makeshift field clinics where a few drops of blood from a finger prick could be rapidly tested in parallel for the presence of antibodies to SARS-CoV-2 with a test turnaround time of only 2-4 h. To evaluate our imaging device, we probed and imaged coronavirus microarrays with COVID-19-positive and negative sera and achieved a performance on par with a commercial microarray reader 100x more expensive than our imaging device. This work will enable large scale serosurveillance, which can play an important role in the months and years to come to implement efficient containment and mitigation measures, as well as help develop therapeutics and vaccines to treat and prevent the spread of COVID-19.

Abstract Schistosoma mansoni, a snail-vectored, blood fluke that infects humans, was introduced into the Americas from Africa during the Trans-Atlantic slave trade. As this parasite shows strong specificity to the snail intermediate host, we expected that adaptation to S. American Biomphalaria spp. snails would result in population bottlenecks and strong signatures of selection. We scored 475,081 single nucleotide variants (SNVs) in 143 S. mansoni from the Americas (Brazil, Guadeloupe, and Puerto Rico) and Africa (Cameroon, Niger, Senegal, Tanzania, and Uganda), and used these data to ask: (i) Was there a population bottleneck during colonization? (ii) Can we identify signatures of selection associated with colonization? And (iii) what were the source populations for colonizing parasites? We found a 2.4-2.9-fold reduction in diversity and much slower decay in linkage disequilibrium (LD) in parasites from East to West Africa. However, we observed similar nuclear diversity and LD in West Africa and Brazil, suggesting no strong bottlenecks and limited barriers to colonization. We identified five genome regions showing selection in the Americas, compared with three in West Africa and none in East Africa, which we speculate may reflect adaptation during colonization. Finally, we infer that unsampled African populations from central African regions between Benin and Angola, with contributions from Niger, are likely the major source(s) for Brazilian S. mansoni . The absence of a bottleneck suggests that this is a rare case of a serendipitous invasion, where S. mansoni parasites were preadapted to the Americas and were able to establish with relative ease.

The current practice for diagnosis of SARS-CoV-2 infection relies on PCR testing of nasopharyngeal or respiratory specimens in a symptomatic patient at high epidemiologic risk. This testing strategy likely underestimates the true prevalence of infection, creating the need for serologic methods to detect infections missed by the limited testing to date. Here, we describe the development of a coronavirus antigen microarray containing immunologically significant antigens from SARS-CoV-2, in addition to SARS-CoV, MERS-CoV, common human coronavirus strains, and other common respiratory viruses. A preliminary study of human sera collected prior to the SARS-CoV-2 pandemic demonstrates overall high IgG reactivity to common human coronaviruses and low IgG reactivity to epidemic coronaviruses including SARS-CoV-2, with some cross-reactivity of conserved antigenic domains including S2 domain of spike protein and nucleocapsid protein. This array can be used to answer outstanding questions regarding SARS-CoV-2 infection, including whether baseline serology for other coronaviruses impacts disease course, how the antibody response to infection develops over time, and what antigens would be optimal for vaccine development.

The current practice for diagnosis of COVID-19, based on SARS-CoV-2 PCR testing of pharyngeal or respiratory specimens in a symptomatic patient at high epidemiologic risk, likely underestimates the true prevalence of infection. Serologic methods can more accurately estimate the disease burden by detecting infections missed by the limited testing performed to date. Here, we describe the validation of a coronavirus antigen microarray containing immunologically significant antigens from SARS-CoV-2, in addition to SARS-CoV, MERS-CoV, common human coronavirus strains, and other common respiratory viruses. A comparison of antibody profiles detected on the array from control sera collected prior to the SARS-CoV-2 pandemic versus convalescent blood specimens from virologically confirmed COVID-19 cases demonstrates complete discrimination of these two groups. This array can be used as a diagnostic tool, as an epidemiologic tool to more accurately estimate the disease burden of COVID-19, and as a research tool to correlate antibody responses with clinical outcomes.### Competing Interest StatementThe coronavirus antigen microarray is intellectual property of the Regents of the University of California that is licensed for commercialization to Nanommune Inc. (Irvine, CA), a private company for which Philip L. Felgner is the largest shareholder and several co-authors (de Assis, Jain, Nakajima, Jasinskas, Obiero, Davies, and Khan) also own shares. Nanommune Inc. has a business partnership with Sino Biological Inc. (Beijing, China) which expressed and purified the antigens used in this study. The convalescent plasma used in this study was collected for clinical use by independent blood centers using licensed plasma or platelet processing systems manufactured by Cerus Corporation, for which multiple authors (Corash, Bagri) are shareholders and employees.