SARS-CoV-2 variants Alpha, Beta, Delta and Omicron show a slower host cell interferon response compared to an early pandemic variant

Since the start of the pandemic at the end of 2019, arising mutations in SARS-CoV-2 have improved its transmission and ability to circumvent the immunity induced by vaccination and previous COVID-19 infection. Studies on the effects of SARS-CoV-2 genomic mutations on replication and innate immunity will give us valuable insight into the evolution of the virus which can aid in further development of vaccines and new treatment modalities. Here we systematically analyzed the kinetics of virus replication, innate immune activation, and host cell antiviral response patterns in Alpha, Beta, Delta, Kappa, Omicron and two early pandemic SARS-CoV-2 variant-infected human lung epithelial Calu-3 cells. We observed overall comparable replication patterns for these variants with modest variations. Particularly, the sublineages of Omicron BA.1, BA.2 and a recombinant sublineage, XJ, all showed attenuated replication in Calu-3 cells compared to Alpha and Delta. Furthermore, there was relatively weak activation of primary innate immune signaling pathways, however, all variants produced enough interferons to induce the activation of STAT2 and production of interferon stimulated genes (ISGs). While interferon mRNA expression and STAT2 activation correlated with cellular viral RNA levels, ISG production did not. Although clear cut effects of specific SARS-CoV-2 genomic mutations could not be concluded, the variants of concern, including Omicron, showed a lower replication efficiency and a slower interferon response compared to an early pandemic variant in the study

Sisäilmaongelmien korjaamiseen liittyvät investoinnit, priorisointitarpeet ja päätöksenteko kunnissa

Hankkeen tavoitteena oli tuottaa tietoa kunnissa käytössä olevista toimintamalleista sisäilmaongelmien korjaamisen priorisointiin ja päätöksentekoon liittyen. Hankkeen aineisto kerättiin kirjallisuudesta, haastatteluilla sekä kahdella verkkokyselyllä. Havaittujen kipukohtien ja toimiviksi koettujen ratkaisujen kautta esitetään toimenpide-ehdotuksia ja suosituksia sisäilmaongelmiin liittyvien investointitarpeiden priorisoimiseksi kunnissa. Investointeihin ja talousarvioprosesseihin liittyvä päätöksenteko on kunnallishallinon vakiintuneita perustoimintoja ja kuntien talouteen sekä investointeihin liittyvät päätöksenteon perusprosessit ovat systemaattisia. Investointeihin liittyvä päätöksenteko ei aina perustu objektiiviseen harkintaan ja vuoropuheluun, vaan julkinen paine vaikuttaa päätöksentekoon. Vain noin 40 prosentilla kunnista on pitkän aikavälin toimintaa ohjaava kiinteistöstrategia tai -ohjelma. Suunnitelmallisuutta ja hallinnan tarvetta korostettiin kuitenkin kaiken kokoisissa kunnissa, ja kriittisen tärkeäksi tarve muodostui asukasluvultaan ja investointitarpeiltaan suurimmissa kunnissa. Merkittävimmät tekijät kuntien sisäilmahankkeisiin liittyvien haasteiden taustalla havaittiin olevan investointisuunnitelman sekä yhtenäisten toimintatapojen puute. Sisäilmaryhmät osallistuvat sisäilmaan liittyvien korjausten tai investointien priorisointiin kunnissa. Niillä ei kuitenkaan nähdä olevan niin merkittävää roolia kuin viranhaltijalla (kiinteistönomistus), kunnanvaltuustolla tai -hallituksella. Sisäilmaryhmien laatimat selvitykset päätöksentekijöille toimivat kuitenkin työvälineinä sisäilmaan liittyvien korjausten tai investointien priorisoinnissa. Sisäilmaryhmät tuottavat yleisesti tietoa päätöksenteon tueksi rakennusten kuntoon sekä olosuhdehaitta- tai oiretietoihin liittyen.Tämä julkaisu on toteutettu osana valtioneuvoston selvitys- ja tutkimussuunnitelman toimeenpanoa. (tietokayttoon.fi) Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisisältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä

Comparative analysis of COVID-19 vaccine responses and third booster dose-induced neutralizing antibodies against Delta and Omicron variants

Vaccination shows efficacy in protecting from COVID-19, but regime and dosing optimization is still ongoing. Here the authors show that BNT162b2, mRNA-1273, or their combination with ChAdOx1 induces similar antibody responses, and those receiving three doses of BNT162b2 induce neutralizing antibodies against the Omicron variant. Two COVID-19 mRNA (of BNT162b2, mRNA-1273) and two adenovirus vector vaccines (ChAdOx1 and Janssen) are licensed in Europe, but optimization of regime and dosing is still ongoing. Here we show in health care workers (n = 328) that two doses of BNT162b2, mRNA-1273, or a combination of ChAdOx1 adenovirus vector and mRNA vaccines administrated with a long 12-week dose interval induce equally high levels of anti-SARS-CoV-2 spike antibodies and neutralizing antibodies against D614 and Delta variant. By contrast, two doses of BNT162b2 with a short 3-week interval induce 2-3-fold lower titers of neutralizing antibodies than those from the 12-week interval, yet a third BNT162b2 or mRNA-1273 booster dose increases the antibody levels 4-fold compared to the levels after the second dose, as well as induces neutralizing antibody against Omicron BA.1 variant. Our data thus indicates that a third COVID-19 mRNA vaccine may induce cross-protective neutralizing antibodies against multiple variants.Peer reviewe

Persistent T cell-mediated immune responses against Omicron variants after the third COVID-19 mRNA vaccine dose

IntroductionThe prime-boost COVID-19 mRNA vaccination strategy has proven to be effective against severe COVID-19 disease and death. However, concerns have been raised due to decreasing neutralizing antibody levels after COVID-19 vaccination and due to the emergence of new immuno-evasive SARS-CoV-2 variants that may require additional booster vaccinations.MethodsIn this study, we analyzed the humoral and cell-mediated immune responses against the Omicron BA.1 and BA.2 subvariants in Finnish healthcare workers (HCWs) vaccinated with three doses of COVID-19 mRNA vaccines. We used enzyme immunoassay and microneutralization test to analyze the levels of SARS-CoV-2 specific IgG antibodies in the sera of the vaccinees and the in vitro neutralization capacity of the sera. Activation induced marker assay together with flow cytometry and extracellular cytokine analysis was used to determine responses in SARS-CoV-2 spike protein stimulated PBMCs.ResultsHere we show that within the HCWs, the third mRNA vaccine dose recalls both humoral and T cell-mediated immune responses and induces high levels of neutralizing antibodies against Omicron BA.1 and BA.2 variants. Three weeks after the third vaccine dose, SARS-CoV-2 wild type spike protein-specific CD4+ and CD8+ T cells are observed in 82% and 71% of HCWs, respectively, and the T cells cross-recognize both Omicron BA.1 and BA.2 spike peptides. Although the levels of neutralizing antibodies against Omicron BA.1 and BA.2 decline 2.5 to 3.8-fold three months after the third dose, memory CD4+ T cell responses are maintained for at least eight months post the second dose and three months post the third vaccine dose.DiscussionWe show that after the administration of the third mRNA vaccine dose the levels of both humoral and cell-mediated immune responses are effectively activated, and the levels of the spike-specific antibodies are further elevated compared to the levels after the second vaccine dose. Even though at three months after the third vaccine dose antibody levels in sera decrease at a similar rate as after the second vaccine dose, the levels of spike-specific CD4+ and CD8+ T cells remain relatively stable. Additionally, the T cells retain efficiency in cross-recognizing spike protein peptide pools derived from Omicron BA.1 and BA.2 subvariants. Altogether our results suggest durable cellmediated immunity and protection against SARS-CoV-2

DNA-eristysautomaattien käyttöönotto ja eristysmenetelmän validointi viidelle patogeeniselle bakteerille

Insinöörityö tehtiin Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) Terveysturvallisuusosastolla Asiantuntijamikrobiologiayksikössä. Insinöörityön tavoitteena oli ottaa käyttöön kaksi uutta DNA-eristysautomaattia patogeenisten bakteerien DNA-eristystä varten, verrata tuloksia rutiinikäytössä olleeseen manuaalisen kitin avulla tehtyihin eristystuloksiin ja validoida optimaalisin menetelmä kullekin bakteerille. Toiveena oli, että eristysautomaattien avulla saavutettaisiin lyhyemmän aktiivisen työajan lisäksi korkeampia DNA-pitoisuuksia etenkin hankalammin eristettävien grampositiivisten bakteerien kohdalla. Työn käytännön osuus suoritettiin Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen BSL-2-luokan mikrobiologisessa laboratoriossa. Työhön valittiin viisi eri bakteerilajia ja yhteensä 50 bakteerikantaa. DNA-eristykset tehtiin käyttäen NorDiag Arrow -eristysautomaatilla Viral NA -kittiä ja Analytik Jena InnuPure C16 touch -eristysautomaatilla innuPREP Bacteria DNA -kittiä. Tuloksia verrattiin manuaalisella menetelmällä, Qiagen MagAttrack HMW DNA eristyskitillä, saatuihin tuloksiin. DNA-pitoisuudet mitattiin Invitrogen Qubit -laitteella ja DNA:n puhtaus arvioitiin agaroosigeelielektroforeesilla. Insinöörityön lopputuloksena saatiin validoitua kullekin patogeeniselle bakteerille optimaalisin eristysmenetelmä perustuen korkeimpaan DNA-pitoisuuteen ja DNA:n riittävään puhtauteen. Eristysautomaatteja verratessa työssä käytetyillä kiteillä Arrow-eristysautomaatti osoittautui jokaisen bakteerin kohdalla paremmaksi vaihtoehdoksi. Agaroosigeelielektroforeesin avulla saatiin arvioitua, että molemmilla eristysautomaateilla saadaan tarpeeksi puhdasta DNA:ta kokogenomisekvensointia varten. Työn tuloksena syntyi myös käyttöohjeet molempien DNA-eristysautomaattien käyttöön. Työn tulosten perusteella DNA-eristystä voidaan alkaa tehdä Arrow-eristysautomaatin avulla. Protokollaa voi tarvittaessa vielä hioa, sillä tämän työn puitteissa ei ollut tarpeen tehdä esimerkiksi toistomittauksia. Tulosten pohjalta yksikössä on jo aloitettu eristämään Arrow’lla L. monocytogenes -kantojen DNA:ta. InnuPure C16 touch -eristysautomaatilla voisi olla suositeltavaa harkita valmistajan SmartExtraction-menetelmän kokeilemista, sillä DNA-pitoisuudet jäivät osin liian pieniksi kokogenomisekvensointia ajatellen.This Bachelor’s thesis was carried out in the National Institute for Health and Welfare’s (THL) Health Security Department in Expert Microbiology Unit. The goal of the thesis was to deploy two new automated DNA extraction systems for DNA extraction from pathogenic bacteria, compare the results to manual extraction kit extraction results and validate the most optimal method for each bacteria. The wish was to achieve shorter active working time during DNA extraction process and higher DNA concentrations especially with grampositive bacteria of which DNA is more difficult to extract. The experimental part of the thesis was performed in THL’s BSL-2 microbiological laboratory. Five different species of bacteria and a total of 50 bacterial strains were chosen for the task. DNA extractions were accomplished with the NorDiag Arrow automated DNA extraction system using the Viral NA extraction kit and the Analytik Jena InnuPure C16 touch automated DNA extraction system using the innuPREP Bacteria DNA extraction kit. The results were compared between the manual MagAttrack HMW DNA extraction kit and automated DNA extraction systems. DNA concentrations were measured with the Invitrogen Qubit device. The purity of the DNA was evaluated with agarose gel electrophoresis. As the result, the most optimal extraction method was validated for each bacteria considering the highest DNA concentration and sufficient purity of DNA. Between the two automated DNA extraction systems and the kits used with them, Arrow performed better with all particular bacteria. The results of the agarose gel electrophoresis showed that a sufficient purity of DNA can be acquired with both automated DNA extraction systems. As the result of the thesis, instructions for use were also created for both devices. On the basis of the results, DNA extraction of pathogenic bacteria can be done with the Arrow. Extraction protocols can still be enhanced since there was no need to do repeat measurements in this thesis project. DNA extractions of L. monocytogenes strains have already been done with Arrow in the Expert Microbiology Unit. With the InnuPure C16 touch it could be recommendable to consider testing manufacturer’s SmartExtraction method since DNA concentrations were partly too low for whole genome sequencing

SARS-CoV-2:n geneettisen muuntumisen vaikutus viruksen replikaatiokykyyn

Three highly epidemic human coronaviruses have emerged within the last two decades. The latest one causing a COVID-19 pandemic emerged in Wuhan, China in December 2019. This previously unknown causative virus was later named as severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Over 185 million cases and 4 million deaths have been confirmed worldwide so far, and the number of cases and deaths is still rising. Not all molecular mechanisms underlying the pathogenesis of the SARS-CoV-2 have fully been revealed, and understanding the detailed molecular mechanisms is needed for developing better, faster and higher capacity diagnostics, effective vaccines and specific antiviral therapeutics against SARS-CoV-2. It is also of importance to employ whole genome sequencing data to analyse the effect of sequence variability on the pathogenesis of different sub-lineages of SARS-CoV-2 to get knowledge supporting evidence-based preparedness and prevention of the new waves of the pandemic. The aim of this thesis was to match the phenotype to genotype of the circulating strains in Finland, and to study the infectivity and replication efficiency of the different sub-lineages of SARS-CoV-2 during the epidemic waves. Four circulating virus strains in Finland from years 2020–2021 were isolated from the patient samples and grown as virus stocks. The infectivity of these strains was modelled in human lung epithelial cell line (Calu-3) as well as in African green monkey kidney epithelial cell line transduced to express transmembrane serine protease 2 (VE6-TMPRSS2), a co-receptor of SARS-CoV-2. The virus replication efficiencies on the viral RNA and protein levels in the infected cells as well as on the newly produced virions from the culture media were compared. Two isolates, Fin3 and Fin22, carried only a few mutations in their whole genome sequences. Two other strains were a Beta (Fin32) and an Alpha (Fin34) variant, which had several mutations in their S gene among the others. Slight differences between the strains were seen on viral RNA expression, viral protein production and new virus production levels. However, the results did not reveal any significant differences in SARS-CoV-2 replication in the studied cell models between the strains from early stage of COVID-19 and the variants carrying multiple mutations. The used protocols can be employed for studying the newly emerging variants and their characteristics to continue discovering the genotypic and phenotypic changes. After studying the genotypic changes of SARS-CoV-2 and the infectivity and replication kinetics in different cell models, the future research could focus on the mechanisms of SARS-CoV-2 to affect host immune responses, and further on interventions to combat the infection. Viimeisen kahden vuosikymmenen aikana kolme koronavirusta on tartuttanut väli-isännän kautta ihmisen ja aikaansaanut epidemian. SARS-CoV-2-virus aiheutti COVID-19-pandemian, joka sai alkunsa Kiinasta joulukuussa 2019. Tauti on aiheuttanut jo yli 185 miljoonaa todennettua tautitapausta ja yli 4 miljoonaa kuolemaa maailmanlaajuisesti. Kaikkia molekyylimekanismeja SARS-CoV-2:n patogeenisuuden taustalla ei vielä tunneta. Näiden mekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä, jotta voidaan kehittää parempaa diagnostiikkaa, rokotteita ja antiviraalisia lääkkeitä virusta vastaan. Myös analysoimalla kokogenomisekvensointidataa voidaan ymmärtää viruksen eri sukujuurten sekvenssien vaihtelevuuden ja muuntumisen vaikutus patogeneesiin. Tällöin voidaan myös lisätä valmiutta ja ennaltaehkäisyä pandemian uusiin aaltoihin. Tämän työn tavoitteena oli tutkia, miten Suomessa kiertävien viruskantojen genotyypin muutokset vaikuttavat viruksen fenotyyppisiin ominaisuuksiin eri epidemia-aaltojen aikana. Neljä viruskantaa vuosilta 2020–2021 eristettiin potilasnäytteistä ja kasvatettiin virusstokeiksi. Näiden kantojen infektiivisyyttä mallinnettiin ihmisen keuhkoepiteelisolulinjassa (Calu-3) ja vihermarakatin munuaiskudoksesta johdetussa solulinjassa (Vero E6), joka on transduktoitu ilmentämään transmembraanista seriiniproteaasi 2:ta (TMPRSS2). Viruskantojen replikaatiota tutkittiin ja vertailtiin virus-RNA:n, virusproteiinin ja uuden kasvumediaan tuotetun viruksen määrän tasolla. Fin3- ja Fin22-isolaateilla oli vain muutamia mutaatioita kokogenomisekvensseissään, kun taas Beeta (Fin32) ja Alfa (Fin34) -varianteilla oli useampia mutaatioita, etenkin S-geenissä. Kantojen välillä oli nähtävissä pieniä eroja virus-RNA:n ilmentymisessä, ja virusproteiinien sekä uuden viruksen tuottamisessa. Tulokset eivät kuitenkaan näyttäneet merkittävää eroa SARS-CoV- 2:n replikaatiossa tutkituissa solumalleissa eri kantojen kesken. Käytettyjä protokollia voi hyödyntää uusien varianttien ja niiden ominaisuuksien tutkimisessa. Tulevaisuudessa tutkimus voisi keskittyä mekanismeihin, joilla SARS-CoV-2-virus vaikuttaa isännän immuunivasteeseen, ja siitä edelleen virusinfektion kukistamiseen

SARS-CoV-2:n geneettisen muuntumisen vaikutus viruksen replikaatiokykyyn

Three highly epidemic human coronaviruses have emerged within the last two decades. The latest one causing a COVID-19 pandemic emerged in Wuhan, China in December 2019. This previously unknown causative virus was later named as severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Over 185 million cases and 4 million deaths have been confirmed worldwide so far, and the number of cases and deaths is still rising. Not all molecular mechanisms underlying the pathogenesis of the SARS-CoV-2 have fully been revealed, and understanding the detailed molecular mechanisms is needed for developing better, faster and higher capacity diagnostics, effective vaccines and specific antiviral therapeutics against SARS-CoV-2. It is also of importance to employ whole genome sequencing data to analyse the effect of sequence variability on the pathogenesis of different sub-lineages of SARS-CoV-2 to get knowledge supporting evidence-based preparedness and prevention of the new waves of the pandemic. The aim of this thesis was to match the phenotype to genotype of the circulating strains in Finland, and to study the infectivity and replication efficiency of the different sub-lineages of SARS-CoV-2 during the epidemic waves. Four circulating virus strains in Finland from years 2020–2021 were isolated from the patient samples and grown as virus stocks. The infectivity of these strains was modelled in human lung epithelial cell line (Calu-3) as well as in African green monkey kidney epithelial cell line transduced to express transmembrane serine protease 2 (VE6-TMPRSS2), a co-receptor of SARS-CoV-2. The virus replication efficiencies on the viral RNA and protein levels in the infected cells as well as on the newly produced virions from the culture media were compared. Two isolates, Fin3 and Fin22, carried only a few mutations in their whole genome sequences. Two other strains were a Beta (Fin32) and an Alpha (Fin34) variant, which had several mutations in their S gene among the others. Slight differences between the strains were seen on viral RNA expression, viral protein production and new virus production levels. However, the results did not reveal any significant differences in SARS-CoV-2 replication in the studied cell models between the strains from early stage of COVID-19 and the variants carrying multiple mutations. The used protocols can be employed for studying the newly emerging variants and their characteristics to continue discovering the genotypic and phenotypic changes. After studying the genotypic changes of SARS-CoV-2 and the infectivity and replication kinetics in different cell models, the future research could focus on the mechanisms of SARS-CoV-2 to affect host immune responses, and further on interventions to combat the infection.Viimeisen kahden vuosikymmenen aikana kolme koronavirusta on tartuttanut väli-isännän kautta ihmisen ja aikaansaanut epidemian. SARS-CoV-2-virus aiheutti COVID-19-pandemian, joka sai alkunsa Kiinasta joulukuussa 2019. Tauti on aiheuttanut jo yli 185 miljoonaa todennettua tautitapausta ja yli 4 miljoonaa kuolemaa maailmanlaajuisesti. Kaikkia molekyylimekanismeja SARS-CoV-2:n patogeenisuuden taustalla ei vielä tunneta. Näiden mekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä, jotta voidaan kehittää parempaa diagnostiikkaa, rokotteita ja antiviraalisia lääkkeitä virusta vastaan. Myös analysoimalla kokogenomisekvensointidataa voidaan ymmärtää viruksen eri sukujuurten sekvenssien vaihtelevuuden ja muuntumisen vaikutus patogeneesiin. Tällöin voidaan myös lisätä valmiutta ja ennaltaehkäisyä pandemian uusiin aaltoihin. Tämän työn tavoitteena oli tutkia, miten Suomessa kiertävien viruskantojen genotyypin muutokset vaikuttavat viruksen fenotyyppisiin ominaisuuksiin eri epidemia-aaltojen aikana. Neljä viruskantaa vuosilta 2020–2021 eristettiin potilasnäytteistä ja kasvatettiin virusstokeiksi. Näiden kantojen infektiivisyyttä mallinnettiin ihmisen keuhkoepiteelisolulinjassa (Calu-3) ja vihermarakatin munuaiskudoksesta johdetussa solulinjassa (Vero E6), joka on transduktoitu ilmentämään transmembraanista seriiniproteaasi 2:ta (TMPRSS2). Viruskantojen replikaatiota tutkittiin ja vertailtiin virus-RNA:n, virusproteiinin ja uuden kasvumediaan tuotetun viruksen määrän tasolla. Fin3- ja Fin22-isolaateilla oli vain muutamia mutaatioita kokogenomisekvensseissään, kun taas Beeta (Fin32) ja Alfa (Fin34) -varianteilla oli useampia mutaatioita, etenkin S-geenissä. Kantojen välillä oli nähtävissä pieniä eroja virus-RNA:n ilmentymisessä, ja virusproteiinien sekä uuden viruksen tuottamisessa. Tulokset eivät kuitenkaan näyttäneet merkittävää eroa SARS-CoV-2:n replikaatiossa tutkituissa solumalleissa eri kantojen kesken. Käytettyjä protokollia voi hyödyntää uusien varianttien ja niiden ominaisuuksien tutkimisessa. Tulevaisuudessa tutkimus voisi keskittyä mekanismeihin, joilla SARS-CoV-2-virus vaikuttaa isännän immuunivasteeseen, ja siitä edelleen virusinfektion kukistamiseen

Neutralizing antibodies after the third COVID-19 vaccination in healthcare workers with or without breakthrough infection

Abstract Background Vaccinations against the SARS-CoV-2 are still crucial in combating the ongoing pandemic that has caused more than 700 million infections and claimed almost 7 million lives in the past four years. Omicron (B.1.1.529) variants have incurred mutations that challenge the protection against infection and severe disease by the current vaccines, potentially compromising vaccination efforts. Methods We analyzed serum samples taken up to 9 months post third dose from 432 healthcare workers. Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) and microneutralization tests (MNT) were used to assess the prevalence of vaccine-induced neutralizing antibodies against various SARS-CoV-2 Omicron variants. Results In this serological analysis we show that SARS-CoV-2 vaccine combinations of BNT162b2, mRNA-1273, and ChAdOx1 mount SARS-CoV-2 binding and neutralizing antibodies with similar kinetics, but with differing neutralization capabilities. The most recent Omicron variants, BQ.1.1 and XBB.1.5, show a significant increase in the ability to escape vaccine and infection-induced antibody responses. Breakthrough infections in thrice vaccinated adults were seen in over 50% of the vaccinees, resulting in a stronger antibody response than without infection. Conclusions Different three-dose vaccine combinations seem to induce considerable levels of neutralizing antibodies against most SARS-CoV-2 variants. However, the ability of the newer variants BQ1.1 and XBB 1.5 to escape vaccine-induced neutralizing antibody responses underlines the importance of updating vaccines as new variants emerge