Objective— The delivery of autologous progenitor cells into ischemic tissue of patients is emerging as a novel therapeutic option. Here, we report the potential impact of cultured adipose tissue–derived cells (ADSC) on angiogenic cell therapy. Method and Results— ADSC were isolated from C57Bl/6 mouse inguinal adipose tissue and showed high expression of Sca I and CD44, but not c-kit, Lin, CD34, CD45, CD11b, and CD31, compatible with that of mesenchymal stem cells from bone marrow. In coculture conditions with ADSC and human aortic endothelial cells (ECs) under treatment with growth factors, ADSC significantly increased EC viability, migration and tube formation mainly through secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) and hepatocyte growth factor (HGF). At 4 weeks after transplantation of ADSC into the ischemic mouse hindlimb, the angiogenic scores were improved in the ADSC-treated group, which were evaluated with blood flow by laser Doppler imaging (LDI) and capillary density by immunostaining with anti-CD31 antibody. However, injected ADSC did not correspond to CD31, von Willebrand factor, and α-smooth muscle actin-positive cells in ischemic tissue. Conclusion— These adipose tissue–derived cells demonstrated potential as angiogenic cell therapy for ischemic disease, which appears to be mainly achieved by their ability to secrete angiogenic growth factors.

Cardiac hypertrophy is a major cause of morbidity and mortality worldwide. The hypertrophic process is mediated, in part, by small G proteins of the Rho family. We hypothesized that statins, inhibitors of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase, inhibit cardiac hypertrophy by blocking Rho isoprenylation. We treated neonatal rat cardiac myocytes with angiotensin II (AngII) with and without simvastatin (Sim) and found that Sim decreased AngII-induced protein content, [3H] leucine uptake, and atrial natriuretic factor (ANF) promoter activity. These effects were associated with decreases in cell size, membrane Rho activity, superoxide anion (O2·̄) production, and intracellular oxidation, and were reversed with L-mevalonate or geranylgeranylpyrophosphate, but not with farnesylpyrophosphate or cholesterol. Treatments with the Rho inhibitor C3 exotoxin and with cell-permeable superoxide dismutase also decreased AngII-induced O2·̄ production and myocyte hypertrophy. Overexpression of the dominant-negative Rho mutant N17Rac1 completely inhibited AngII-induced intracellular oxidation and ANF promoter activity, while N19RhoA partially inhibited it, and N17Cdc42 had no effect. Indeed, Sim inhibited cardiac hypertrophy and decreased myocardial Rac1 activity and O2·̄ production in rats treated with AngII infusion or subjected to transaortic constriction. These findings suggest that statins prevent the development of cardiac hypertrophy through an antioxidant mechanism involving inhibition of Rac1.

Highlights•SARS-CoV-2 infectivity is enhanced by specific antibodies independent of the Fc receptor•The open RBD state is induced upon antibody binding to a specific site on the NTD•Divalent bridging of spikes is required to induce the RBD-up state•Infectivity-enhancing antibodies are detected in severe COVID-19 patientsSummaryAntibodies against the receptor-binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike protein prevent SARS-CoV-2 infection. However, the effects of antibodies against other spike protein domains are largely unknown. Here, we screened a series of anti-spike monoclonal antibodies from coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients and found that some of antibodies against the N-terminal domain (NTD) induced the open conformation of RBD and thus enhanced the binding capacity of the spike protein to ACE2 and infectivity of SARS-CoV-2. Mutational analysis revealed that all of the infectivity-enhancing antibodies recognized a specific site on the NTD. Structural analysis demonstrated that all infectivity-enhancing antibodies bound to NTD in a similar manner. The antibodies against this infectivity-enhancing site were detected at high levels in severe patients. Moreover, we identified antibodies against the infectivity-enhancing site in uninfected donors, albeit at a lower frequency. These findings demonstrate that not only neutralizing antibodies but also enhancing antibodies are produced during SARS-CoV-2 infection.Graphical abstract

Elimination of senescent cells (senolysis) was recently reported to improve normal and pathological changes associated with aging in mice1,2. However, most senolytic agents inhibit antiapoptotic pathways3, raising the possibility of off-target effects in normal tissues. Identification of alternative senolytic approaches is therefore warranted. Here we identify glycoprotein nonmetastatic melanoma protein B (GPNMB) as a molecular target for senolytic therapy. Analysis of transcriptome data from senescent vascular endothelial cells revealed that GPNMB was a molecule with a transmembrane domain that was enriched in senescent cells (seno-antigen). GPNMB expression was upregulated in vascular endothelial cells and/or leukocytes of patients and mice with atherosclerosis. Genetic ablation of Gpnmb-positive cells attenuated senescence in adipose tissue and improved systemic metabolic abnormalities in mice fed a high-fat diet, and reduced atherosclerotic burden in apolipoprotein E knockout mice on a high-fat diet. We then immunized mice against Gpnmb and found a reduction in Gpnmb-positive cells. Senolytic vaccination also improved normal and pathological phenotypes associated with aging, and extended the male lifespan of progeroid mice. Our results suggest that vaccination targeting seno-antigens could be a potential strategy for new senolytic therapies.

Abstract mRNA-based vaccines provide effective protection against most common SARS-CoV-2 variants. However, identifying likely breakthrough variants is critical for future vaccine development. Here, we found that the Delta variant completely escaped from anti-N-terminal domain (NTD) neutralizing antibodies, while increasing responsiveness to anti-NTD infectivity-enhancing antibodies. Although Pfizer-BioNTech BNT162b2-immune sera neutralized the Delta variant, when four common mutations were introduced into the receptor binding domain (RBD) of the Delta variant (Delta 4+), some BNT162b2-immune sera lost neutralizing activity and enhanced the infectivity. Unique mutations in the Delta NTD were involved in the enhanced infectivity by the BNT162b2-immune sera. Sera of mice immunized by Delta spike, but not wild-type spike, consistently neutralized the Delta 4+ variant without enhancing infectivity. Given the fact that a Delta variant with three similar RBD mutations has already emerged according to the GISAID database, it is necessary to develop vaccines that protect against such complete breakthrough variants.

Abstract SARS-CoV-2 infection causes severe symptoms in a subset of patients, suggesting the presence of certain unknown risk factors. Although antibodies against the receptor-binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike have been shown prevent SARS-CoV-2 infection, the effects of antibodies against other spike protein domains are largely unknown. Here, we screened a series of anti-spike monoclonal antibodies from COVID-19 patients, and found that some of antibodies against the N-terminal domain (NTD) dramatically enhanced the binding capacity of the spike protein to ACE2, and thus increased SARS-CoV2 infectivity. Surprisingly, mutational analysis revealed that all the infectivity-enhancing antibodies recognized a specific site on the surface of the NTD. The antibodies against this infectivity-enhancing site were detected in all samples of hospitalized COVID-19 patients in the study. However, the ratio of infectivity-enhancing antibodies to neutralizing antibodies differed among patients. Furthermore, the antibodies against the infectivity-enhancing site were detected in 3 out of 48 uninfected donors, albeit at low levels. These findings suggest that the production of antibodies against SARS-CoV-2 infectivity-enhancing site could be considered as a possible exacerbating factors for COVID-19 and that a spike protein lacking such antibody epitopes may be required for safe vaccine development, especially for individuals with pre-existing enhancing antibodies.

There is an urgent need to limit and stop the worldwide coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic via quick development of efficient and safe vaccination methods. Plasmid DNA vaccines are one of the most remarkable vaccines that can be developed in a short term. pVAX1-SARS-CoV2-co, which is a plasmid DNA vaccine, was designed to express severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) spike protein. The produced antibodies lead to Immunoreactions against S protein, anti-receptor-binding-domain, and neutralizing action of pVAX1-SARS-CoV2-co, as confirmed in a previous study. To promote the efficacy of the pVAX1-SARS-CoV2-co vaccine, a pyro-drive jet injector (PJI) was employed. PJI is an injection device that can adjust the injection pressure depending on various target tissues. Intradermally-adjusted PJI demonstrated that pVAX1-SARS-CoV2-co vaccine injection caused a strong production of anti-S protein antibodies, triggered immunoreactions and neutralizing actions against SARS-CoV-2. Moreover, a high dose of pVAX1-SARS-CoV2-co intradermal injection via PJI did not cause any serious disorders in the rat model. Finally, virus infection challenge in mice, confirmed that intradermally immunized (via PJI) mice were potently protected from COVID-19 infection. Thus, pVAX1-SARS-CoV2-co intradermal injection via PJI is a safe and promising vaccination method to overcome the COVID-19 pandemic.

Abstract To fight against the worldwide COVID-19 pandemic, the development of an effective and safe vaccine against SARS-CoV-2 is required. As potential pandemic vaccines, DNA/RNA vaccines, viral vector vaccines and protein-based vaccines have been rapidly developed to prevent pandemic spread worldwide. In this study, we designed plasmid DNA vaccine targeting the SARS-CoV-2 Spike glycoprotein (S protein) as pandemic vaccine, and the humoral, cellular, and functional immune responses were characterized to support proceeding to initial human clinical trials. After intramuscular injection of DNA vaccine encoding S protein with alum adjuvant (three times at 2-week intervals), the humoral immunoreaction, as assessed by anti-S protein or anti-receptor-binding domain (RBD) antibody titers, and the cellular immunoreaction, as assessed by antigen-induced IFNγ expression, were up-regulated. In IgG subclass analysis, IgG2b was induced as the main subclass. Based on these analyses, DNA vaccine with alum adjuvant preferentially induced Th1-type T cell polarization. We confirmed the neutralizing action of DNA vaccine-induced antibodies via two different methods, a binding assay of RBD recombinant protein with angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), a receptor of SARS-CoV-2, and pseudovirus assay. Further B cell epitope mapping analysis using a peptide array showed that most vaccine-induced antibodies recognized the S2 and RBD subunits, but not the S1 subunit. In conclusion, DNA vaccine targeting the spike glycoprotein of SARS-CoV-2 might be an effective and safe approach to combat the COVID-19 pandemic.

Abstract The aim of this study is to understand adaptive immunity to SARS-CoV-2 through the analysis of B cell epitope and neutralizing activity in coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients. We obtained serum from thirteen COVID-19 patients. Most individuals revealed neutralizing activity against SARS-CoV-2 assessed by a pseudotype virus-neutralizing assay. The antibody production against the spike glycoprotein (S protein) or receptor-binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 was elevated, with large individual differences, as assessed by ELISA. In the analysis of the predicted the linear B cell epitopes, two regions (671-690 aa. and 1146-1164 aa.), which were located in S1 and S2 but not in the RBD, were highly reactive with the sera from patients. In the further analysis of the B cell epitope within the S protein by utilizing a B cell epitope array, a hot spot in the N-terminal domain of the S protein but not the RBD was observed in individuals with neutralizing activity. Overall, the analysis of antibody production and B cell epitopes of the S protein from patient serum may provide a novel target for the vaccine development against SARS-CoV-2.

The heart comprises many types of cells such as cardiomyocytes, endothelial cells (ECs), fibroblasts, smooth muscle cells, pericytes, and blood cells. Every cell type responds to various stressors (eg, hemodynamic overload and ischemia) and changes its properties and interrelationships among cells. To date, heart failure research has focused mainly on cardiomyocytes; however, other types of cells and their cell-to-cell interactions might also be important in the pathogenesis of heart failure.