Abstract Current approaches of drugs repurposing against 2019 coronavirus disease (COVID-19) have not proven overwhelmingly successful and the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemic continues to cause major global mortality. Daclatasvir (DCV) and sofosbuvir (SFV) are clinically approved against hepatitis C virus (HCV), with satisfactory safety profile. DCV and SFV target the HCV enzymes NS5A and NS5B, respectively. NS5A is endowed with pleotropic activities, which overlap with several proteins from SARS-CoV-2. HCV NS5B and SARS-CoV-2 nsp12 are RNA polymerases that share homology in the nucleotide uptake channel. We thus tested whether SARS-COV-2 would be susceptible these anti-HCV drugs. DCV consistently inhibited the production of infectious SARS-CoV-2 in Vero cells, in the hepatoma cell line (HuH-7) and in type II pneumocytes (Calu-3), with potencies of 0.8, 0.6 and 1.1 μM, respectively. Although less potent than DCV, SFV and its nucleoside metabolite inhibited replication in Calu-3 cells. Moreover, SFV/DCV combination (1:0.15 ratio) inhibited SARS-CoV-2 with EC 50 of 0.7:0.1 μM in Calu-3 cells. SFV and DCV prevented virus-induced neuronal apoptosis and release of cytokine storm-related inflammatory mediators, respectively. Both drugs inhibited independent events during RNA synthesis and this was particularly the case for DCV, which also targeted secondary RNA structures in the SARS-CoV-2 genome. Concentrations required for partial DCV in vitro activity are achieved in plasma at Cmax after administration of the approved dose to humans. Doses higher than those approved may ultimately be required, but these data provide a basis to further explore these agents as COVID-19 antiviral candidates.

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.

Ronapreve demonstrated clinical application in post-exposure prophylaxis, mild/moderate disease and in the treatment of seronegative patients with severe COVID19 prior to the emergence of the Omicron variant in late 2021. Numerous reports have described loss of in vitro neutralisation activity of Ronapreve and other monoclonal antibodies for BA.1 Omicron and subsequent sub-lineages of the Omicron variant. With some exceptions, global policy makers have recommended against the use of existing monoclonal antibodies in COVID19. Gaps in knowledge regarding the mechanism of action of monoclonal antibodies are noted, and further preclinical study will help understand positioning of new monoclonal antibodies under development.The purpose of this study was to investigate the impact of Ronapreve on compartmental viral replication as a paradigm for a monoclonal antibody combination. The study also sought to confirm absence of in vivo activity against BA.1 Omicron (B.1.1.529) relative to the Delta (B.1.617.2) variant.Virological efficacy of Ronapreve was assessed in K18-hACE2 mice inoculated with either the SARS-CoV-2 Delta or Omicron variants. Viral replication in tissues was quantified using qRT-PCR to measure sub-genomic viral RNA to the E gene (sgE) as a proxy. A histological examination in combination with staining for viral antigen served to determine viral spread and associated damage.Ronapreve reduced sub-genomic viral RNA levels in lung and nasal turbinate, 4 and 6 days post infection, for the Delta variant but not the Omicron variant of SARS-CoV-2 at doses 2-fold higher than those shown to be active against previous variants of the virus. It also appeared to block brain infection which is seen with high frequency in K18-hACE2 mice after Delta variant infection. At day 6, the inflammatory response to lung infection with the Delta variant was altered to a mild multifocal granulomatous inflammation in which the virus appeared to be confined. A similar tendency was also observed in Omicron infected, Ronapreve-treated animals.The current study provides evidence of an altered tissue response to the SARS-CoV-2 after treatment with a monoclonal antibody combination that retains neutralization activity. These data also demonstrate that experimental designs that reflect the treatment use case are achievable in animal models for monoclonal antibodies deployed against susceptible variants. Extreme caution should be taken when interpreting prophylactic experimental designs when assessing plausibility of monoclonal antibodies for treatment use cases.

ABSTRACT A key element for the prevention and management of COVID-19 is the development of effective therapeutics. Drug combination strategies of repurposed drugs offer several advantages over monotherapies, including the potential to achieve greater efficacy, the potential to increase the therapeutic index of drugs and the potential to reduce the emergence of drug resistance. Here, we report on the in vitro synergistic interaction between two FDA approved drugs, remdesivir and ivermectin resulting in enhanced antiviral activity against SARS-CoV-2. These findings warrant further investigations into the clinical potential of this combination, together with studies to define the underlying mechanism.

Abstract Successful development of a chemoprophylaxis against SARS-CoV-2 could provide a tool for infection prevention implementable alongside vaccination programmes. Camostat and nafamostat are serine protease inhibitors that inhibit SARS-CoV-2 viral entry in vitro but have not been characterised for chemoprophylaxis in animal models. Clinically, nafamostat is limited to intravenous delivery and while camostat is orally available, both drugs have extremely short plasma half-lives. This study sought to determine whether intranasal dosing at 5 mg/kg twice daily was able to prevent airborne transmission of SARS-CoV-2 from infected to uninfected Syrian golden hamsters. SARS-CoV-2 viral RNA was above the limits of quantification in both saline- and camostat-treated hamsters 5 days after cohabitation with a SARS-CoV-2 inoculated hamster. However, intranasal nafamostat-treated hamsters remained RNA negative for the full 7 days of cohabitation. Changes in body weight over the course of the experiment were supportive of a lack of clinical symptomology in nafamostat-treated but not saline- or camostat-treated animals. These data are strongly supportive of the utility of intranasally delivered nafamostat for prevention of SARS-CoV-2 infection and further studies are underway to confirm absence of pulmonary infection and pathological changes.

Abstract Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) not only affects the respiratory tract but also causes neurological symptoms such as loss of smell and taste, headache, fatigue or severe cerebrovascular complications. Using transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) we investigated the spatiotemporal distribution and pathomorphological features in the CNS following intranasal infection with SARS-CoV-2 variants, also after prior influenza A virus infection. Apart from Omicron, we found all variants to frequently spread to and within the CNS. Infection was restricted to neurons and appeared to spread from the olfactory bulb mainly in basally orientated regions in the brain and into the spinal cord, independent of ACE2 expression and without evidence of neuronal cell death, axonal damage or demyelination. However, microglial activation, microgliosis and a mild macrophage and T cell dominated inflammatory response was consistently observed, accompanied by apoptotic death of endothelial, microglial and immune cells, without their apparent infection. Microgliosis and immune cell apoptosis indicate a potential role of microglia for pathogenesis and viral effect in COVID-19 and possible impairment of neurological functions, especially in long COVID. These data may also be informative for the selection of therapeutic candidates, and broadly support investigation of agents with adequate penetration into relevant regions of the CNS.

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.

Antiviral interventions are urgently required to support vaccination programmes and reduce the global burden of COVID-19. Prior to initiation of large-scale clinical trials, robust preclinical data in support of candidate plausibility are required. The speed at which preclinical models have been developed during the pandemic are unprecedented but there is a vital need for standardisation and assessment of the Critical Quality Attributes. This work provides cross-validation for the recent report demonstrating potent antiviral activity of probenecid against SARS-CoV-2 in preclinical models (1). Vero E6 cells were pre-incubated with probenecid, across a 7-point concentration range, or control media for 2 hours before infection with SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2/Human/Liverpool/REMRQ0001/2020, Pango B; MOI 0.05). Probenecid or control media was then reapplied and plates incubated for 48 hours. Cells were fixed with 4% v/v paraformaldehyde, stained with crystal violet and cytopathic activity quantified by spectrophotometry at 590 nm. Syrian golden hamsters (n=5 per group) were intranasally inoculated with virus (SARS-CoV-2 Delta variant B.1.617.2; 103 PFU/hamster) for 24 hours prior to treatment. Hamsters were treated with probenecid or vehicle for 4 doses. Hamsters were ethically euthanised before quantification of total and sub-genomic pulmonary viral RNAs. No inhibition of cytopathic activity was observed for probenecid at any concentration in Vero E6 cells. Furthermore, no reduction in either total or subgenomic RNA was observed in terminal lung samples from hamsters on day 3 (P > 0.05). Body weight of uninfected hamsters remained stable throughout the course of the experiment whereas both probenecid- (6 - 9% over 3 days) and vehicle-treated (5 - 10% over 3 days) infected hamsters lost body weight which was comparable in magnitude (P > 0.5). The presented data do not support probenecid as a SARS-CoV-2 antiviral. These data do not support use of probenecid in COVID-19 and further analysis is required prior to initiation of clinical trials to investigate the potential utility of this drug.

Abstract The SARS-CoV-2 pandemic has spread at an unprecedented rate, and repurposing opportunities have been intensively studied with only limited success to date. If successful, repurposing will allow interventions to become more rapidly available than development of new chemical entities. Niclosamide has been proposed as a candidate for repurposing for SARS-CoV-2 based upon the observation that it is amongst the most potent antiviral molecules evaluated in vitro . To investigate the pharmacokinetics of niclosamide, reliable, reproducible and sensitive bioanalytical assays are required. Here, a liquid chromatography tandem mass spectrometry assay is presented which was linear from 31.25-2000 ng/mL (high dynamic range) and 0.78-100 ng/mL (low dynamic range). Accuracy and precision ranged between 97.2% and 112.5%, 100.4% and 110.0%, respectively. The presented assay should have utility in preclinical evaluation of the exposure-response relationship and may be adapted for later evaluation of niclosamide in clinical trials.

ABSTRACT The COVID-19 pandemic, caused by the SARS-CoV-2 coronavirus, has triggered a worldwide health emergency. So far, several different types of vaccines have shown strong efficacy. However, both the emergence of new SARS-CoV-2 variants and the need to vaccinate a large fraction of the world’s population necessitate the development of alternative vaccines, especially those that are simple and easy to store, transport and administer. Here, we showed that ferritin-like Dps protein from hyperthermophilic Sulfolobus islandicus can be covalently coupled with different SARS-CoV-2 antigens via the SpyCatcher system, to form extremely stable and defined multivalent dodecameric vaccine nanoparticles that remain intact even after lyophilisation. Immunisation experiments in mice demonstrated that the SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) coupled to Dps (RBD-S-Dps) shows particular promise as it elicited a higher antibody titre and an enhanced neutralising antibody response compared to the monomeric RBD. Furthermore, we showed that a single immunisation with the multivalent RBD-S-Dps completely protected hACE2-expressing mice from serious illness and led to efficient viral clearance from the lungs upon SARS-CoV-2 infection. Our data highlight that multimerised SARS-CoV-2 subunit vaccines are a highly efficacious modality, particularly when combined with an ultra-stable scaffold.