Summary

 The liver is the largest solid organ in the body, yet it remains incompletely characterized. Here we present a spatial proteogenomic atlas of the healthy and obese human and murine liver combining single-cell CITE-seq, single-nuclei sequencing, spatial transcriptomics, and spatial proteomics. By integrating these multi-omic datasets, we provide validated strategies to reliably discriminate and localize all hepatic cells, including a population of lipid-associated macrophages (LAMs) at the bile ducts. We then align this atlas across seven species, revealing the conserved program of bona fide Kupffer cells and LAMs. We also uncover the respective spatially resolved cellular niches of these macrophages and the microenvironmental circuits driving their unique transcriptomic identities. We demonstrate that LAMs are induced by local lipid exposure, leading to their induction in steatotic regions of the murine and human liver, while Kupffer cell development crucially depends on their cross-talk with hepatic stellate cells via the evolutionarily conserved ALK1-BMP9/10 axis.

ObjectivesInfection with yellow fever virus (YFV), the prototypic mosquito-borne flavivirus, causes severe febrile disease with haemorrhage, multi-organ failure and a high mortality. Moreover, in recent years the Flavivirus genus has gained further attention due to re-emergence and increasing incidence of West Nile, dengue and Japanese encephalitis viruses. Potent and safe antivirals are urgently needed.

Emergence of SARS-CoV-2 causing COVID-19 has resulted in hundreds of thousands of deaths. In search for key targets of effective therapeutics, robust animal models mimicking COVID-19 in humans are urgently needed. Here, we show that Syrian hamsters, in contrast to mice, are highly permissive to SARS-CoV-2 and develop bronchopneumonia and strong inflammatory responses in the lungs with neutrophil infiltration and edema, further confirmed as consolidations visualized by micro-CT alike in clinical practice. Moreover, we identify an exuberant innate immune response as key player in pathogenesis, in which STAT2 signaling plays a dual role, driving severe lung injury on the one hand, yet restricting systemic virus dissemination on the other. Our results reveal the importance of STAT2-dependent interferon responses in the pathogenesis and virus control during SARS-CoV-2 infection and may help rationalizing new strategies for the treatment of COVID-19 patients.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) rapidly spread around the globe after its emergence in Wuhan in December 2019. With no specific therapeutic and prophylactic options available, the virus has infected millions of people of which more than half a million succumbed to the viral disease, COVID-19. The urgent need for an effective treatment together with a lack of small animal infection models has led to clinical trials using repurposed drugs without preclinical evidence of their in vivo efficacy. We established an infection model in Syrian hamsters to evaluate the efficacy of small molecules on both infection and transmission. Treatment of SARS-CoV-2-infected hamsters with a low dose of favipiravir or hydroxychloroquine with(out) azithromycin resulted in, respectively, a mild or no reduction in virus levels. However, high doses of favipiravir significantly reduced infectious virus titers in the lungs and markedly improved lung histopathology. Moreover, a high dose of favipiravir decreased virus transmission by direct contact, whereas hydroxychloroquine failed as prophylaxis. Pharmacokinetic modeling of hydroxychloroquine suggested that the total lung exposure to the drug did not cause the failure. Our data on hydroxychloroquine (together with previous reports in macaques and ferrets) thus provide no scientific basis for the use of this drug in COVID-19 patients. In contrast, the results with favipiravir demonstrate that an antiviral drug at nontoxic doses exhibits a marked protective effect against SARS-CoV-2 in a small animal model. Clinical studies are required to assess whether a similar antiviral effect is achievable in humans without toxic effects.

T-705, also known as favipiravir, is a small-molecule inhibitor that is currently in clinical development for the treatment of influenza virus infections. This molecule also inhibits the replication of a broad spectrum of other RNA viruses. The objective of this study was to investigate the antiviral effect of favipiravir on chikungunya virus (CHIKV) replication and to contribute to unravelling the molecular mechanism of action against this virus.The anti-CHIKV effect of favipiravir was examined in cell culture and in a mouse model of lethal infection. A five-step protocol was used to select for CHIKV variants with reduced susceptibility to favipiravir. The resistant phenotype was confirmed in cell culture and the whole genome was sequenced. The identified mutations were reverse-engineered into an infectious clone to confirm their impact on the antiviral efficacy of favipiravir.Favipiravir inhibits the replication of laboratory strains and clinical isolates of CHIKV, as well as of a panel of other alphaviruses. Several favipiravir-resistant CHIKV variants were independently selected and all of them in particular acquired the unique K291R mutation in the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). Reverse-engineering of this K291R mutation into an infectious clone of CHIKV confirmed the link between the mutant genotype and the resistant phenotype. Interestingly, this particular lysine is also highly conserved in the RdRp of positive-stranded RNA viruses in general.This study provides an important insight into the precise molecular mechanism by which favipiravir exerts its antiviral activity against (alpha)viruses, which may be of help in designing other potent broad-spectrum antivirals.

Introductory paragraph Since the emergence of SARS-CoV-2 causing COVID-19, the world is being shaken to its core with numerous hospitalizations and hundreds of thousands of deaths. In search for key targets of effective therapeutics, robust animal models mimicking COVID-19 in humans are urgently needed. Here, we show that productive SARS-CoV-2 infection in the lungs of mice is limited and restricted by early type I interferon responses. In contrast, we show that Syrian hamsters are highly permissive to SARS- CoV-2 and develop bronchopneumonia and a strong inflammatory response in the lungs with neutrophil infiltration and edema. Moreover, we identify an exuberant innate immune response as a key player in pathogenesis, in which STAT2 signaling plays a dual role, driving severe lung injury on the one hand, yet restricting systemic virus dissemination on the other. Finally, we assess SARS-CoV- 2-induced lung pathology in hamsters by micro-CT alike used in clinical practice. Our results reveal the importance of STAT2-dependent interferon responses in the pathogenesis and virus control during SARS-CoV-2 infection and may help rationalizing new strategies for the treatment of COVID-19 patients.

Abstract The explosively expanding COVID-19 pandemic urges the development of safe, efficacious and fast-acting vaccines to quench the unrestrained spread of SARS-CoV-2. Several promising vaccine platforms, developed in recent years, are leveraged for a rapid emergency response to COVID-19 1 . We employed the live-attenuated yellow fever 17D (YF17D) vaccine as a vector to express the prefusion form of the SARS-CoV-2 Spike antigen. In mice, the vaccine candidate, tentatively named YF-S0, induces high levels of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies and a favorable Th1 cell-mediated immune response. In a stringent hamster SARS-CoV-2 challenge model 2 , vaccine candidate YF-S0 prevents infection with SARS-CoV-2. Moreover, a single dose confers protection from lung disease in most vaccinated animals even within 10 days. These results warrant further development of YF-S0 as a potent SARS-CoV-2 vaccine candidate.

Abstract Within one year after its emergence, more than 108 million people contracted SARS-CoV-2 and almost 2.4 million succumbed to COVID-19. New SARS-CoV-2 variants of concern (VoC) are emerging all over the world, with the threat of being more readily transmitted, being more virulent, or escaping naturally acquired and vaccine-induced immunity. At least three major prototypic VoC have been identified, i.e. the UK (B.1.1.7), South African (B.1.351) and Brazilian (B.1.1.28.1), variants. These are replacing formerly dominant strains and sparking new COVID-19 epidemics and new spikes in excess mortality. We studied the effect of infection with prototypic VoC from both B.1.1.7 and B.1.351 lineages in Syrian golden hamsters to assess their relative infectivity and pathogenicity in direct comparison to two basal SARS-CoV-2 strains isolated in early 2020. A very efficient infection of the lower respiratory tract of hamsters by these VoC is observed. In line with clinical evidence from patients infected with these VoC, no major differences in disease outcome were observed as compared to the original strains as was quantified by ( i ) histological scoring, ( ii ) micro-computed tomography, and ( iii ) analysis of the expression profiles of selected antiviral and pro-inflammatory cytokine genes. Noteworthy however, in hamsters infected with VoC B.1.1.7, a particularly strong elevation of proinflammatory cytokines was detected. Overall, we established relevant preclinical infection models that will be pivotal to assess the efficacy of current and future vaccine(s) (candidates) as well as therapeutics (small molecules and antibodies) against two important SARS-CoV-2 VoC.