Effective therapies to treat coronavirus disease 2019 (COVID-19) are urgently needed. While many investigational, approved, and repurposed drugs have been suggested as potential treatments, preclinical data from animal models can guide the search for effective treatments by ruling out those that lack efficacy in vivo. Remdesivir (GS-5734) is a nucleotide analogue prodrug with broad antiviral activity1,2 that is currently being investigated in COVID-19 clinical trials and recently received Emergency Use Authorization from the US Food and Drug Administration3,4. In animal models, remdesivir was effective against infection with Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) and severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV)2,5,6. In vitro, remdesivir inhibited replication of SARS-CoV-27,8. Here we investigate the efficacy of remdesivir in a rhesus macaque model of SARS-CoV-2 infection9. Unlike vehicle-treated animals, macaques treated with remdesivir did not show signs of respiratory disease; they also showed reduced pulmonary infiltrates on radiographs and reduced virus titres in bronchoalveolar lavages twelve hours after the first dose. Virus shedding from the upper respiratory tract was not reduced by remdesivir treatment. At necropsy, remdesivir-treated animals had lower lung viral loads and reduced lung damage. Thus, treatment with remdesivir initiated early during infection had a clinical benefit in rhesus macaques infected with SARS-CoV-2. Although the rhesus macaque model does not represent the severe disease observed in some patients with COVID-19, our data support the early initiation of remdesivir treatment in patients with COVID-19 to prevent progression to pneumonia. The nucleotide analogue prodrug remdesivir reduces viral load and lung disease in a rhesus macaque model of SARS-CoV-2 infection.

Pre-existing comorbidities such as obesity or metabolic diseases can adversely affect the clinical outcome of COVID-19. Chronic metabolic disorders are globally on the rise and often a consequence of an unhealthy diet, referred to as a Western Diet. For the first time in the Syrian hamster model, we demonstrate the detrimental impact of a continuous high-fat high-sugar diet on COVID-19 outcome. We observed increased weight loss and lung pathology, such as exudate, vasculitis, hemorrhage, fibrin, and edema, delayed viral clearance and functional lung recovery, and prolonged viral shedding. This was accompanied by an increased trend of systemic IL-10 and IL-6, as well as a dysregulated serum lipid response dominated by polyunsaturated fatty acid-containing phosphatidylethanolamine, recapitulating cytokine and lipid responses associated with severe human COVID-19. Our data support the hamster model for testing restrictive or targeted diets and immunomodulatory therapies to mediate the adverse effects of metabolic disease on COVID-19.

Abstract The periodic emergence of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) with unpredictable clinical severity and ability to escape preexisting immunity emphasizes the continued need for antiviral interventions. Two small molecule inhibitors, molnupiravir (MK-4482), a nucleoside analog, and nirmatrelvir (PF-07321332), a 3C-like protease inhibitor, have each recently been approved as monotherapy for use in high risk COVID-19 patients. As preclinical data are only available for rodent and ferret models, we originally assessed the efficacy of MK-4482 and PF-07321332 alone and then in combination Against infection with the SARS-CoV-2 Delta VOC in the rhesus macaque COVID-19 model. Notably, use of MK-4482 and PF-07321332 in combination improved the individual inhibitory effect of both drugs. Combined treatment resulted in milder disease progression, stronger reduction of virus shedding from mucosal tissues of the upper respiratory tract, stronger reduction of viral replication in the lower respiratory tract, and reduced lung pathology. Our data strongly indicate superiority of combined MK-4482 and PF-07321332 treatment of SARS-CoV-2 infections as demonstrated here in the closest COVID-19 surrogate model. One Sentence Summary The combination of molnupiravir and nirmatrelvir inhibits SARS-CoV-2 replication and shedding more effectively than individual treatments in the rhesus macaque model.

Abstract Advanced age is a key predictor of severe COVID-19. To gain insight into this relationship, particularly with respect to immune responses, we utilized the rhesus macaque model of SARS-CoV-2 infection. Two cohorts of eight older (16-23 years) and eight younger (3-5 years) rhesus macaques were inoculated with SARS-CoV-2. Animals were evaluated using viral RNA quantification, clinical observations, thoracic radiographs, single-cell transcriptomics, multiparameter flow cytometry, multiplex immunohistochemistry, cytokine detection, and lipidomics analysis at pre-defined timepoints in various tissues. Differences in clinical signs, pulmonary infiltrates, and virus replication dynamics were limited between age cohorts. Transcriptional signatures of inflammation-associated genes in cells isolated from bronchoalveolar lavage fluid at 3 dpi revealed efficient mounting of innate immune defenses in both younger and older animals. These findings suggested that age did not substantially skew major facets of acute disease in this model. However, age-specific divergence of immune responses emerged during the post-acute phase of infection (7-21 dpi). Older animals exhibited sustained local inflammatory innate responses while local effector T-cell responses were induced earlier in the younger animals. Circulating lipid mediator and cytokine levels highlighted increased repair-associated signals in the younger animals, in contrast to persistent pro-inflammatory responses in the older animals. In summary, despite similar disease outcomes, multi-omics profiling in SARS-CoV-2-infected rhesus macaques suggests that age may delay or impair the induction of anti-viral cellular immune responses and delay efficient return to immune homeostasis following acute infection.

SUMMARY Influx of eosinophils into the lungs is typically associated with type-II responses during allergy, fungal and parasitic infections. However, we previously reported that eosinophils accumulate in lung lesions during type-I inflammatory responses to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) in humans, macaques, and mice where they contribute to host resistance. Here we show eosinophils migrate into the lungs of macaques and mice as early as one week after Mtb-exposure. In mice this influx was CCR3 independent and instead required cell-intrinsic expression of the oxysterol-receptor GPR183, which is highly expressed on human and macaque eosinophils. Murine eosinophils interacted directly with bacilli-laden alveolar macrophages, which upregulated the oxysterol-synthesizing enzyme Ch25h, and eosinophil recruitment was impaired in Ch25h deficient mice. Our findings show that eosinophils are among the first cells from circulation to sense and respond to Mtb infection of alveolar macrophages and reveal a novel role for GPR183 in the migration of eosinophils into lung tissue. HIGHLIGHTS In mice and macaques eosinophils accumulate early in Mtb-infected lungs preceding neutrophils Eosinophils interact with Mtb-infected cells in the alveoli in mice Early pulmonary eosinophil migration occurs independently of CCR3 in mice Early lung migration in mice requires Ch25h and eosinophil-intrinsic GPR183 expression

Legionella pneumophila is an accidental human bacterial pathogen that infects and replicates within alveolar macrophages causing a severe atypical pneumonia known as Legionnaires' disease. As a prototypical vacuolar pathogen L. pneumophila establishes a unique endoplasmic reticulum (ER)-derived organelle within which bacterial replication takes place. Bacteria-derived proteins are deposited in the host cytosol and in the lumen of the pathogen-occupied vacuole via a type IVb (T4bSS) and a type II (T2SS) secretion system respectively. These secretion system effector proteins manipulate multiple host functions to facilitate intracellular survival of the bacteria. Subversion of host membrane glycerophospholipids (GPLs) by the internalized bacteria via distinct mechanisms feature prominently in trafficking and biogenesis of the Legionella -containing vacuole (LCV). Conventional GPLs composed of a glycerol backbone linked to a polar headgroup and esterified with two fatty acids constitute the bulk of membrane lipids in eukaryotic cells. The acyl chain composition of GPLs dictates phase separation of the lipid bilayer and therefore determines the physiochemical properties of biological membranes - such as membrane disorder, fluidity and permeability. In mammalian cells, fatty acids esterified in membrane GPLs are sourced endogenously from de novo synthesis or via internalization from the exogenous pool of lipids present in serum and other interstitial fluids. Here, we exploited the preferential utilization of exogenous fatty acids for GPL synthesis by macrophages to reprogram the acyl chain composition of host membranes and investigated its impact on LCV homeostasis and L. pneumophila intracellular replication. Using saturated fatty acids as well as cis - and trans - isomers of monounsaturated fatty acids we discovered that under conditions promoting lipid packing and membrane rigidification L. pneumophila intracellular replication was significantly reduced. Palmitoleic acid - a C16:1 monounsaturated fatty acid - that promotes membrane disorder when enriched in GPLs significantly increased bacterial replication within human and murine macrophages but not in axenic growth assays. Lipidome analysis of infected macrophages showed that treatment with exogenous palmitoleic acid resulted in membrane acyl chain reprogramming in a manner that promotes membrane disorder and live-cell imaging revealed that the consequences of increasing membrane disorder impinge on several LCV homeostasis parameters. Collectively, we provide experimental evidence that L. pneumophila replication within its intracellular niche is a function of the lipid bilayer disorder and hydrophobic thickness.

Starvation and low carbohydrate diets lead to the accumulation of the ketone body, β-hydroxybutyrate (BHB), whose blood concentrations increase more than 10-fold into the millimolar range. In addition to providing a carbon source, BHB accumulation triggers lysine β-hydroxybutyrylation (Kbhb) of proteins via unknown mechanisms. As with other lysine acylation events, Kbhb marks can be removed by histone deacetylases (HDACs). Here, we report that class I HDACs unexpectedly catalyze protein lysine modification with β-hydroxybutyrate (BHB). Mutational analyses of the HDAC2 active site reveal a shared reliance on key amino acids for classical deacetylation and non-canonical HDAC-catalyzed β-hydroxybutyrylation. Also consistent with reverse HDAC activity, Kbhb formation is driven by mass action and substrate availability. This reverse HDAC activity is not limited to BHB but also extends to multiple short-chain fatty acids. The reversible activity of class I HDACs described here represents a novel mechanism of PTM deposition relevant to metabolically-sensitive proteome modifications.

Abstract Macrophages are critical to maintaining and restoring tissue homeostasis during inflammation. The lipid metabolic state of macrophages influences their function, but a deeper understanding of how lipid metabolism is regulated in pro-resolving macrophage responses is needed. Lipin-1 is a phosphatidic acid phosphatase with a transcriptional coregulatory activity (TC) that regulates lipid metabolism. We previously demonstrated that lipin-1 supports pro-resolving macrophage responses, and here, myeloid-associated lipin-1 is required for inflammation resolution, yet how lipin-1-regulated cellular mechanisms promote macrophage pro-resolution responses is unknown. We demonstrated that the loss of lipin-1 in macrophages led to increased free fatty acid, neutral lipid, and ceramide content and increased phosphorylation of acetyl-CoA carboxylase. The inhibition of the first step of lipid synthesis and transport of citrate from the mitochondria in macrophages reduced lipid content and restored efferocytosis and inflammation resolution in lipin-1 m KO macrophages and mice. Our findings suggest macrophage-associated lipin-1 restrains lipid synthesis, promoting pro-resolving macrophage function in response to pro-resolving stimuli. Teaser Lipin 1 blockade of lipid biosynthesis inducing mitochondrial citrate export promotes efferocytosis and inflammation resolution.

The Krebs cycle enzyme aconitate decarboxylase 1 (ACOD1) mediates itaconate synthesis in monocytes and macrophages. Previously, we reported that administration of 4-octyl itaconate to lupus-prone mice abrogated immune dysregulation and clinical features. In this study, we explore the role of the endogenous ACOD1/itaconate pathway in the development of TLR7-induced lupus (imiquimod [IMQ] model). We found that, in vitro, ACOD1 was induced in mouse bone marrow-derived macrophages and human monocyte-derived macrophages following TLR7 stimulation. This induction was partially dependent on type I IFN receptor signaling and on specific intracellular pathways. In the IMQ-induced mouse model of lupus, ACOD1 knockout (Acod1-/-) displayed disruptions of the splenic architecture, increased serum levels of anti-dsDNA and proinflammatory cytokines, and enhanced kidney immune complex deposition and proteinuria, when compared with the IMQ-treated wild-type mice. Consistent with these results, Acod1-/- bone marrow-derived macrophages treated in vitro with IMQ showed higher proinflammatory features. Furthermore, itaconate serum levels in systemic lupus erythematosus patients were decreased compared with healthy individuals, in association with disease activity and specific perturbed cardiometabolic parameters. These findings suggest that the ACOD1/itaconate pathway plays important immunomodulatory and vasculoprotective roles in systemic lupus erythematosus, supporting the potential therapeutic role of itaconate analogs in autoimmune diseases.

Abstract The ancestral sarbecovirus giving rise to SARS-CoV-2 is posited to have originated in bats. While SARS-CoV-2 causes asymptomatic to severe respiratory disease in humans, little is known about the biology, virus tropism, and immunity of SARS-CoV-2-like sarbecoviruses in bats. SARS-CoV-2 has been shown to infect multiple mammalian species, including various rodent species, non-human primates, and Egyptian fruit bats. We show that SARS-CoV-2 can utilize Jamaican fruit bat ( Artibeus jamaicensis) ACE2 spike for entry in vitro. Therefore, we investigate the Jamaican fruit bat as a possible in vivo model to study reservoir responses. We find that SARS-CoV-2 Delta does not efficiently replicate in Jamaican fruit bats in vivo. We observe infectious viruses in the lungs of only one animal on day 1 post-inoculation and find no evidence of shedding or seroconversion. This is possibly due to host factors restricting virus egress after aborted replication. Furthermore, we observe no significant immune gene expression changes in the respiratory tract but do observe changes in the intestinal metabolome after inoculation. This suggests that, despite its broad host range, SARS-CoV-2 is unable to infect all bat species, and Jamaican fruit bats are not an appropriate model to study SARS-CoV-2 reservoir infection.