Abstract COVID-19 is a spectrum of clinical symptoms in humans caused by infection with SARS-CoV-2, a recently emerged coronavirus that rapidly caused a pandemic. Coalescence of this virus with seasonal respiratory viruses, particularly influenza virus is a global health concern. To investigate this, transgenic mice expressing the human ACE2 receptor driven by the epithelial cell cytokeratin-18 gene promoter (K18-hACE2) were first infected with IAV followed by SARS-CoV-2. The host response and effect on virus biology was compared to K18-hACE2 mice infected with IAV or SARS-CoV-2 only. Infection of mice with each individual virus resulted in a disease phenotype compared to control mice. Although SARS-CoV-2 RNA synthesis appeared significantly reduced in the sequentially infected mice, they exhibited more rapid weight loss, more severe lung damage and a prolongation of the innate response compared to singly infected or control mice. The sequential infection also exacerbated the extrapulmonary encephalitic manifestations associated with SARS-CoV-2 infection. Conversely, prior infection with a commercially available, multivalent live-attenuated influenza vaccine (Fluenz tetra) elicited the same reduction in SARS-CoV-2 RNA synthesis albeit without the associated increase in disease severity. This suggests that the innate immune response stimulated by infection with IAV is responsible for the observed inhibition of SARS-CoV-2, however, infection with attenuated, apathogenic influenza vaccine does not result in an aberrant immune response and enhanced disease severity. Taken together, the data suggest that the concept of ‘twinfection’ is deleterious and mitigation steps should be instituted as part of a comprehensive public health response to the COVID-19 pandemic.

Abstract The mutational landscape of SARS-CoV-2 varies at both the dominant viral genome sequence and minor genomic variant population. An early change associated with transmissibility was the D614G substitution in the spike protein. This appeared to be accompanied by a P323L substitution in the viral polymerase (NSP12), but this latter change was not under strong selective pressure. Investigation of P323L/D614G changes in the human population showed rapid emergence during the containment phase and early surge phase of wave 1 in the UK. This rapid substitution was from minor genomic variants to become part of the dominant viral genome sequence. A rapid emergence of 323L but not 614G was observed in a non-human primate model of COVID-19 using a starting virus with P323 and D614 in the dominant genome sequence and 323L and 614G in the minor variant population. In cell culture, a recombinant virus with 323L in NSP12 had a larger plaque size than the same recombinant virus with P323. These data suggest that it may be possible to predict the emergence of a new variant based on tracking the distribution and frequency of minor variant genomes at a population level, rather than just focusing on providing information on the dominant viral genome sequence e.g., consensus level reporting. The ability to predict an emerging variant of SARS-CoV-2 in the global landscape may aid in the evaluation of medical countermeasures and non-pharmaceutical interventions.

Abstract Several regulatory agencies have either licensed or given emergency use approval for treatment of patients at risk of developing severe COVID-19 with the anti-viral drug, Molnupiravir. Recent trials involving Molnupiravir suggested the drug was not as efficacious as earlier studies suggested. This study aimed to: (i) determine the effectiveness of the Molnupiravir active metabolite (NHC) against different SARS-CoV-2 Variants of Concern (VoCs), (ii) establish the therapeutic window of NHC in a human lung cell model, and (iii) and evaluate the genetic barrier to resistance. Dose response assays were performed in parallel to determine the IC50 (the concentration required to inhibit virus titre by 50%) of NHC against different variants. Human ACE-2 A549 cells were treated with NHC at different time points either before, during or after infection with SARS-CoV-2. Multiple passaging in the presence or absence of drug was used to evaluate whether resistance occurred. To obtain genomic information, virus was sequenced at regular intervals. After 20 passages in the presence of the drug, dose response assays and sequencing showed the virus did not appear to have developed resistance. The drug had equivalent activity against four VOCs ranging from 0.04 to 0.16μM IC50. The efficacy of the drug diminished when applied after 24 hours post-infection. Our results suggest that earlier administration in patients, perhaps pre- or post-exposure rather than symptom onset, would be a more effective treatment option.

COVID-19 is a spectrum of clinical symptoms in humans caused by infection with SARS-CoV-2. The coalescence of SARS-CoV-2 with seasonal respiratory viruses, particularly influenza viruses, is a global health concern. To understand this, transgenic mice expressing the human ACE2 receptor (K18-hACE2) were infected with influenza A virus (IAV) followed by SARS-CoV-2 and the host response and effect on virus biology was compared to K18-hACE2 mice infected with IAV or SARS-CoV-2 alone. The sequentially infected mice showed reduced SARS-CoV-2 RNA synthesis, yet exhibited more rapid weight loss, more severe lung damage and a prolongation of the innate response compared to the singly infected or control mice. Sequential infection also exacerbated the extrapulmonary encephalitic manifestations associated with SARS-CoV-2 infection. Conversely, prior infection with a commercially available, multivalent live-attenuated influenza vaccine (Fluenz Tetra) elicited the same reduction in SARS-CoV-2 RNA synthesis, albeit without the associated increase in disease severity. This suggests that the innate immune response stimulated by IAV inhibits SARS-CoV-2. Interestingly, infection with an attenuated, apathogenic influenza vaccine does not result in an aberrant immune response and enhanced disease severity. Taken together, the data suggest coinfection (‘twinfection’) is deleterious and mitigation steps should be instituted as part of the comprehensive public health and management strategy of COVID-19.

Abstract New variants of SARS-CoV-2 are continuing to emerge and dominate the regional and global sequence landscapes. Several variants have been labelled as Variants of Concern (VOCs) because of perceptions or evidence that these may have a transmission advantage, increased risk of morbidly and/or mortality or immune evasion in the context of prior infection or vaccination. Placing the VOCs in context and also the underlying variability of SARS-CoV-2 is essential in understanding virus evolution and selection pressures. Sequences of SARS-CoV-2 in nasopharyngeal swabs from hospitalised patients in the UK were determined and virus isolated. The data indicated the virus existed as a population with a consensus level and non-synonymous changes at a minor variant. For example, viruses containing the nsp12 P323L variation from the Wuhan reference sequence, contained minor variants at the position including P and F and other amino acids. These populations were generally preserved when isolates were amplified in cell culture. In order to place VOCs B.1.1.7 (the UK ‘Kent’ variant) and B.1.351 (the ‘South African’ variant) in context their growth was compared to a spread of other clinical isolates. The data indicated that the growth in cell culture of the B.1.1.7 VOC was no different from other variants, suggesting that its apparent transmission advantage was not down to replicating more quickly. Growth of B.1.351 was towards the higher end of the variants. Overall, the study suggested that studying the biology of SARS-CoV-2 is complicated by population dynamics and that these need to be considered with new variants. Importance SARS-CoV-2 is the causative agent of COVID-19. The virus has spread across the planet causing a global pandemic. In common with other coronaviruses, SARS-CoV-2 genetic material (genomes) can become quite diverse as a consequence of replicating inside cells. This has given rise to multiple variants from the original virus that infected humans. These variants may have different properties and in the context of a widespread vaccination program may render vaccines less ineffective. Our research confirms the degree of genetic diversity of SARS-CoV-2 in patients. By isolating viruses from these patients, we show that there is a 100-fold range in growth of even normal variants. Interestingly, by comparing this to the pattern seen with two Variants of Concern (UK and South African variants), we show that at least in cells the ability of the B.1.1.7 variant to grow is not substantially different to many of the previous variants.

Immunocompromised individuals are susceptible to severe COVID-19 and potentially contribute to the emergence of variants with altered pathogenicity due to persistent infection. This study investigated the impact of immunosuppression on SARS-CoV-2 infection in k18-hACE2 mice and the effectiveness of antiviral treatments in this context during the first 7 days of infection.

Abstract Introduction SARS-CoV-2 has a complex strategy for the transcription of viral subgenomic mRNAs (sgmRNAs), which are targets for nucleic acid diagnostics. Each of these sgRNAs has a unique 5’ sequence, the leader-transcriptional regulatory sequence gene junction (leader-TRS-junction), that can be identified using sequencing. Results High resolution sequencing has been used to investigate the biology of SARS-CoV-2 and the host response in cell culture models and from clinical samples. LeTRS, a bioinformatics tool, was developed to identify leader-TRS-junctions and be used as a proxy to quantify sgmRNAs for understanding virus biology. This was tested on published datasets and clinical samples from patients and longitudinal samples from animal models with COVID-19. Discussion LeTRS identified known leader-TRS-junctions and identified novel species that were common across different species. The data indicated multi-phasic abundance of sgmRNAs in two different animal models, with spikes in sgmRNA abundance reflected in human samples, and therefore has implications for transmission models and nucleic acid-based diagnostics.

ABSTRACT COVID-19 is a spectrum of clinical symptoms in humans caused by infection with SARS-CoV-2. The B.1.1.529 Omicron variant is rapidly emerging and has been designated a Variant of Concern (VOC). The variant is highly transmissible and partially or fully evades a spectrum of neutralising antibodies due to a high number of substitutions in the spike glycoprotein. A major question is the relative severity of disease caused by the Omicron variant compared with previous and currently circulating variants of SARS-CoV-2. To address this, a mouse model of infection that recapitulates severe disease in humans, K18-hACE2 mice, were infected with either a Pango B, Delta or Omicron variant of SARS-CoV-2 and their relative pathogenesis compared. In contrast to mice infected with Pango B and Delta variant viruses, those infected with the Omicron variant had less severe clinical signs (weight loss), showed recovery and had a lower virus load in both the lower and upper respiratory tract. This is also reflected by less extensive inflammatory processes in the lungs. Although T cell epitopes may be conserved, the antigenic diversity of Omicron from previous variants would suggest that a change in vaccine may be required to mitigate against the higher transmissibility and global disease burden. However, the lead time to develop such a response may be too late to mitigate the spread and effects of Omicron. These animal model data suggest the clinical consequences of infection with the Omicron variant may be less severe but the higher transmissibility could still place huge burden upon healthcare systems even if a lower proportion of infected patients are hospitalised.

The past decade has seen growing awareness of the challenges faced by LGBTQIA+ scientists, including discrimination in the workplace and the lack of representation. Initiatives such as 500 Queer Scientists, Pride in STEM and the Microbiology Society’s LGBTQIA+ events have been instrumental in promoting inclusivity in science, technology, engineering, mathematics and medicine (STEMM). The Microbiology Society and its members have played a pivotal role in these efforts and summarized here are their initiatives towards safer and more inclusive scientific and research environments. Starting with a series of interviews and blog posts about the experiences of LGBTQIA+ microbiologists in research, the Society has promoted the organization of networking and social events and developed guidelines for creating more inclusive scientific conferences. These initiatives have not only improved the representation and visibility of LGBTQIA+ individuals in microbiology, but have also served as a blueprint for similar efforts in other scientific areas. Nevertheless, despite improvements in some areas, full inclusion of LGBTQIA+ scientists is still hindered by societal and institutional policies around the world. Here, we propose novel measures to support and empower LGBTQIA+ microbiological communities within learned societies.

Abstract SARS-CoV-2 has a broad mammalian species tropism infecting humans, cats, dogs and farmed mink. Since the start of the 2019 pandemic several reverse zoonotic outbreaks of SARS-CoV-2 have occurred in mink, one of which reinfected humans and caused a cluster of infections in Denmark. Here we investigate the molecular basis of mink and ferret adaptation and demonstrate the spike mutations Y453F, F486L, and N501T all specifically adapt SARS-CoV-2 to use mustelid ACE2. Furthermore, we risk assess these mutations and conclude mink-adapted viruses are unlikely to pose an increased threat to humans, as Y453F attenuates the virus replication in human cells and all 3 mink-adaptations have minimal antigenic impact. Finally, we show that certain SARS-CoV-2 variants emerging from circulation in humans may naturally have a greater propensity to infect mustelid hosts and therefore these species should continue to be surveyed for reverse zoonotic infections.