Conjunctival signs and symptoms are observed in a subset of patients with COVID-19, and SARS-CoV-2 has been detected in tears, raising concerns regarding the eye both as a portal of entry and carrier of the virus. The purpose of this study was to determine whether ocular surface cells possess the key factors required for cellular susceptibility to SARS-CoV-2 entry/infection.We analyzed human post-mortem eyes as well as surgical specimens for the expression of ACE2 (the receptor for SARS-CoV-2) and TMPRSS2, a cell surface-associated protease that facilitates viral entry following binding of the viral spike protein to ACE2.Across all eye specimens, immunohistochemical analysis revealed expression of ACE2 in the conjunctiva, limbus, and cornea, with especially prominent staining in the superficial conjunctival and corneal epithelial surface. Surgical conjunctival specimens also showed expression of ACE2 in the conjunctival epithelium, especially prominent in the superficial epithelium, as well as weak or focal expression in the substantia propria. All eye and conjunctival specimens also expressed TMPRSS2. Finally, Western blot analysis of protein lysates from human corneal epithelium obtained during refractive surgery confirmed expression of ACE2 and TMPRSS2.Together, these results suggest that ocular surface cells including conjunctiva are susceptible to infection by SARS-CoV-2, and could therefore serve as a portal of entry as well as a reservoir for person-to-person transmission of this virus. This highlights the importance of safety practices including face masks and ocular contact precautions in preventing the spread of COVID-19 disease.

Microglia activation is recognized as the hallmark of neuroinflammation. However, the activation profile and phenotype changes of microglia during the process of retinal degeneration are poorly understood. This study aimed to elucidate the time-spatial pattern of microglia distribution and characterize the polarized phenotype of activated microglia during retinal neuroinflammation and degeneration in rd1 (Pde6brd1/rd1) mice, the classic model of inherited retinal degeneration. Retinae of rd1 mice at different postnatal days (P7, P14, P21, P28, P56 and P180) were prepared for further analysis. We found most CD11b+ or IBA1+ microglia expressed Ki-67 and CD68 in rd1 mice and these cells migrated towards the layer of degenerative photoreceptors at the rapid rods degeneration phase from P14 to P28. These microglia exhibited typical ameboid activated shape with round bodies and scarce dendrites, while at late phase at P180, they displayed resting ramified morphology with elongated dendrites. Flow cytometry revealed that the percentage of CD86+CD206- M1 microglia increased markedly in rd1 retinae, however no significant change was observed in CD206+CD86- M2 microglia. Interestingly, CD86+CD206+ microglia, an intermediate state between the two extremes of M1 and M2, increased markedly at the rapid rods degeneration phase. The immunofluorescence images revealed that microglia in rd1 mice highly expressed M1 markers including CD16/32, CD86, and CD40. In addition, increased expression of pro-inflammatory cytokines (TNF-a, IL-6 and CCL2) was observed in rd1 mice. Our findings unfolded a panorama for the first time that microglia conducted distinctive behaviors with the progression of retinal degeneration in rd1 mice. Microglia is activated and particularly polarized to a pro-inflammatory M1 phenotype at the rapid rods degenerative phase, suggesting that the involvement of M1 microglia in the retinal neuroinflammation and degeneration. Most microglia adopted an intermediate polarization ''M1½'' state in rd1, revealing that microglia orchestrated a complicated continuous spectrum in degenerative retina.

Abstract SARS-CoV-2 infects a broader range of mammalian species than previously anticipated, suggesting there may be additional unknown hosts wherein the virus can evolve and potentially circumvent effective vaccines. We find that SARS-CoV-2 gains a wide host range by binding ACE2 sites essential for ACE2 carboxypeptidase activity. Six mutations found only in rodent species immune to SARS-CoV-2 are sufficient to abolish viral binding to human and dog ACE2. This is achieved through context-dependent mutational effects (intramolecular epistasis) conserved despite ACE2 sequence divergence between species. Across mammals, this epistasis generates sequence-function diversity, but through structures all bound by SARS-CoV-2. Mutational trajectories to the mouse conformation not bound by SARS-CoV-2 are blocked, by single mutations functionally deleterious in isolation, but compensatory in combination, explaining why human polymorphisms at these sites are virtually non-existent. Closed to humans, this path was opened to rodents via permissive cardiovascular phenotypes and ancient increases to ACE2 activity, serendipitously granting SARS-CoV-2 immunity. This reveals how ancient evolutionary trajectories are linked with unprecedented phenotypes such as COVID-19 and suggests extreme caution should be taken to monitor and prevent emerging animal reservoirs of SARS-CoV-2. One sentence summary A conserved mechanism essential for ACE2 catalytic activity is exploited by SARS-CoV-2 binding, allowing the virus to infect a wide range of species.

Abstract The development of new treatments for ocular diseases often requires investigating eyes similar in size and structure to human eyes. Such studies are challenging because analyzing the histopathology of large, human‐sized eyes can be technically difficult. In particular, obtaining high‐quality frozen sections is almost impossible due to the formation of ice crystals in the vitreous, which causes crush artifacts during the procedures of section and post sectioning manipulations. Herein, we describe a new method that provides high‐quality frozen sections for large eyes and demonstrate its usefulness in the eyes of rabbits, pigs, minipigs, monkeys, and humans. We observed that artifactual separation of the photoreceptors from the retinal pigment epithelium is minimized and photoreceptor morphology is preserved. This method can be highly beneficial for investigators seeking to translate new treatments for ocular disease into the clinic. Research Highlights Histopathological analysis of large and human‐sized eyes presents significant challenges, particularly in obtaining high‐quality frozen sections. A multistep fixation followed by vitreous removal and replacement ensures better cryopreservation and embedding of large eyes, minimizing the morphological and structural retinal loss found in many studies. Our results demonstrate that a multistep fixation and cryopreservation method for large eyes in histopathology consistently minimizes the artifactual separation of photoreceptors from the retinal pigment epithelium, thereby preserving photoreceptor morphology and providing high‐quality frozen sections. A new method providing high‐quality sections is necessary and will be highly useful for investigators aiming to translate new treatments for ocular diseases into clinical applications.

Abstract Purpose Conjunctival signs and symptoms are observed in a subset of patients with COVID-19, and SARS-CoV-2 has been detected in tears, raising concerns regarding the eye both as a portal of entry and carrier of the virus. The purpose of this study was to determine whether ocular surface cells possess the key factors required for cellular susceptibility to SARS-CoV-2 entry/infection. Methods We analyzed human post-mortem eyes as well as surgical specimens for the expression of ACE2 (the receptor for SARS-CoV-2) and TMPRSS2, a cell surface-associated protease that facilitates viral entry following binding of the viral spike protein to ACE2. Results Across all eye specimens, immunohistochemical analysis revealed expression of ACE2 in the conjunctiva, limbus, and cornea, with especially prominent staining in the superficial conjunctival and corneal epithelial surface. Surgical conjunctival specimens also showed expression of ACE2 in the conjunctival epithelium, especially prominent in the superficial epithelium, as well as the substantia propria. All eye and conjunctival specimens also expressed TMPRSS2. Finally, western blot analysis of protein lysates from human corneal epithelium obtained during refractive surgery confirmed expression of ACE2 and TMPRSS2. Conclusions Together, these results indicate that ocular surface cells including conjunctiva are susceptible to infection by SARS-CoV-2, and could therefore serve as a portal of entry as well as a reservoir for person-to-person transmission of this virus. This highlights the importance of safety practices including face masks and ocular contact precautions in preventing the spread of COVID-19 disease.