Severe COVID-19 patients develop acute respiratory distress syndrome that may progress to cytokine storm syndrome, organ dysfunction, and death. Considering that neutrophil extracellular traps (NETs) have been described as important mediators of tissue damage in inflammatory diseases, we investigated whether NETs would be involved in COVID-19 pathophysiology. A cohort of 32 hospitalized patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 and healthy controls were enrolled. The concentration of NETs was augmented in plasma, tracheal aspirate, and lung autopsies tissues from COVID-19 patients, and their neutrophils released higher levels of NETs. Notably, we found that viable SARS-CoV-2 can directly induce the release of NETs by healthy neutrophils. Mechanistically, NETs triggered by SARS-CoV-2 depend on angiotensin-converting enzyme 2, serine protease, virus replication, and PAD-4. Finally, NETs released by SARS-CoV-2–activated neutrophils promote lung epithelial cell death in vitro. These results unravel a possible detrimental role of NETs in the pathophysiology of COVID-19. Therefore, the inhibition of NETs represents a potential therapeutic target for COVID-19.

Severe cases of COVID-19 are characterized by a strong inflammatory process that may ultimately lead to organ failure and patient death. The NLRP3 inflammasome is a molecular platform that promotes inflammation via cleavage and activation of key inflammatory molecules including active caspase-1 (Casp1p20), IL-1β, and IL-18. Although participation of the inflammasome in COVID-19 has been highly speculated, the inflammasome activation and participation in the outcome of the disease are unknown. Here we demonstrate that the NLRP3 inflammasome is activated in response to SARS-CoV-2 infection and is active in COVID-19 patients. Studying moderate and severe COVID-19 patients, we found active NLRP3 inflammasome in PBMCs and tissues of postmortem patients upon autopsy. Inflammasome-derived products such as Casp1p20 and IL-18 in the sera correlated with the markers of COVID-19 severity, including IL-6 and LDH. Moreover, higher levels of IL-18 and Casp1p20 are associated with disease severity and poor clinical outcome. Our results suggest that inflammasomes participate in the pathophysiology of the disease, indicating that these platforms might be a marker of disease severity and a potential therapeutic target for COVID-19.

ABSTRACT COVID-19 is characterized by severe acute lung injury, which is associated with neutrophils infiltration and release of neutrophil extracellular traps (NETs). COVID-19 treatment options are scarce. Previous work has shown an increase in NETs release in the lung and plasma of COVID-19 patients suggesting that drugs that prevent NETs formation or release could be potential therapeutic approaches for COVID-19 treatment. Here, we report the efficacy of NET-degrading DNase I treatment in a murine model of COVID-19. DNase I decreased detectable levels of NETs, improved clinical disease, and reduced lung, heart, and kidney injuries in SARS-CoV-2-infected K18-hACE2 mice. Furthermore, our findings indicate a potential deleterious role for NETs lung tissue in vivo and lung epithelial (A549) cells in vitro , which might explain part of the pathophysiology of severe COVID-19. This deleterious effect was diminished by the treatment with DNase I. Together, our results support the role of NETs in COVID-19 immunopathology and highlight NETs disruption pharmacological approaches as a potential strategy to ameliorate COVID-19 clinical outcomes.

Abstract There are currently relatively few small-molecule antiviral drugs that are either approved or emergency approved for use against SARS-CoV-2. One of these is remdesivir, which was originally repurposed from its use against Ebola and functions by causing early RNA chain termination. We used this as justification to evaluate three molecules we had previously identified computationally with antiviral activity against Ebola and Marburg. Out of these we previously identified pyronaridine, which inhibited the SARS-CoV-2 replication in A549-ACE2 cells. Herein, the in vivo efficacy of pyronaridine has now been assessed in a K18-hACE transgenic mouse model of COVID-19. Pyronaridine treatment demonstrated a statistically significant reduction of viral load in the lungs of SARS CoV-2 infected mice. Furthermore, the pyronaridine treated group reduced lung pathology, which was also associated with significant reduction in the levels of pro-inflammatory cytokines/chemokine and cell infiltration. Notably, pyronaridine inhibited the viral PL pro activity in vitro (IC 50 of 1.8 µM) without any effect on M pro , indicating a possible molecular mechanism involved in its ability to inhibit SARS-CoV-2 replication. Interestingly, pyronaridine also selectively inhibits the host kinase CAMK1 (IC 50 of 2.4 µM). We have also generated several pyronaridine analogs to assist in understanding the structure activity relationship for PL pro inhibition. Our results indicate that pyronaridine is a potential therapeutic candidate for COVID-19. One sentence summary There is currently intense interest in discovering small molecules with direct antiviral activity against the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-Cov-2). Pyronaridine, an antiviral drug with in vitro activity against Ebola, Marburg and SARS-CoV-2 has now statistically significantly reduced the viral load in mice along with IL-6, TNF-α, and IFN-β ultimately demonstrating a protective effect against lung damage by infection to provide a new potential treatment for testing clinically.

The portfolio of SARS-CoV-2 small molecule drugs is currently limited to a handful that are either approved (remdesivir), emergency approved (dexamethasone, baricitinib) or in advanced clinical trials. We have tested 45 FDA-approved kinase inhibitors in vitro against murine hepatitis virus (MHV) as a model of SARS-CoV-2 replication and identified 12 showing inhibition in the delayed brain tumor (DBT) cell line. Vandetanib, which targets the vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR), the epidermal growth factor receptor (EGFR), and the RET-tyrosine kinase showed the most promising results on inhibition versus toxic effect on SARS-CoV-2-infected Caco-2 and A549-hACE2 cells (IC50 0.79 μM) while also showing a reduction of > 3 log TCID50/mL for HCoV-229E. The in vivo efficacy of vandetanib was assessed in a mouse model of SARS-CoV-2 infection and statistically significantly reduced the levels of IL-6, IL-10, TNF-α, and mitigated inflammatory cell infiltrates in the lungs of infected animals but did not reduce viral load. Vandetanib rescued the decreased IFN-1β caused by SARS-CoV-2 infection in mice to levels similar to that in uninfected animals. Our results indicate that the FDA-approved vandetanib is a potential therapeutic candidate for COVID-19 positioned for follow up in clinical trials either alone or in combination with other drugs to address the cytokine storm associated with this viral infection.

Despite treatment advances through immunotherapies, including anti-PD-1/PD-L1 therapies, the overall prognosis of non-small cell lung cancer (NSCLC) patients remains poor, underscoring the need for novel approaches that offer long-term clinical benefit. This review examined the literature on the subject over the past 20 years to provide an update on the evolving landscape of dendritic cell-based immunotherapy to treat NSCLC, highlighting the crucial role of dendritic cells (DCs) in immune response initiation and regulation. These cells encompass heterogeneous subsets like cDC1s, cDC2s, and pDCs, capable of shaping antigen presentation and influencing T cell activation through the balance between the Th1, Th2, and Th17 profiles and the activation of regulatory T lymphocytes (Treg). The intricate interaction between DC subsets and the high density of intratumoral mature DCs shapes tumor-specific immune responses and impacts therapeutic outcomes. DC-based immunotherapy shows promise in overcoming immune resistance in NSCLC treatment. This article review provides an update on key clinical trial results, forming the basis for future studies to characterize the role of different types of DCs in situ and in combination with different therapies, including DC vaccines.

Abstract Although SARS-CoV-2 severe infection is associated with a hyperinflammatory state, lymphopenia is an immunological hallmark, and correlates with poor prognosis in COVID-19. However, it remains unknown if circulating human lymphocytes and monocytes are susceptible to SARS-CoV-2 infection. In this study, SARS-CoV-2 infection of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) was investigated both in vitro and in vivo . We found that in vitro infection of whole PBMCs from healthy donors was productive of virus progeny. Results revealed that monocytes, as well as B and T lymphocytes, are susceptible to SARS-CoV-2 active infection and viral replication was indicated by detection of double-stranded RNA. Moreover, flow cytometry and immunofluorescence analysis revealed that SARS-CoV-2 was frequently detected in monocytes and B lymphocytes from COVID-19 patients, and less frequently in CD4 + T lymphocytes. The rates of SARS-CoV-2-infected monocytes in PBMCs from COVID-19 patients increased over time from symptom onset. Additionally, SARS-CoV-2-positive monocytes and B and CD4+T lymphocytes were detected by immunohistochemistry in post mortem lung tissue. SARS-CoV-2 infection of blood circulating leukocytes in COVID-19 patients may have important implications for disease pathogenesis, immune dysfunction, and virus spread within the host.

Abstract Patients with severe COVID-19 develop acute respiratory distress syndrome (ARDS) that may progress to cytokine storm syndrome, organ dysfunction, and death. Considering that complement component 5a (C5a), through its cellular receptor C5aR1, has potent proinflammatory actions, and plays immunopathological roles in inflammatory diseases, we investigated whether C5a/C5aR1 pathway could be involved in COVID-19 pathophysiology. C5a/C5aR1 signaling increased locally in the lung, especially in neutrophils of critically ill COVID-19 patients compared to patients with influenza infection, as well as in the lung tissue of K18-hACE2 Tg mice (Tg mice) infected with SARS-CoV-2. Genetic and pharmacological inhibition of C5aR1 signaling ameliorated lung immunopathology in Tg-infected mice. Mechanistically, we found that C5aR1 signaling drives neutrophil extracellular trap (NET)s-dependent immunopathology. These data confirm the immunopathological role of C5a/C5aR1 signaling in COVID-19 and indicate that antagonist of C5aR1 could be useful for COVID-19 treatment.