The pandemic of COVID-19 has posed an unprecedented threat to global public health. However, the interplay between the viral pathogen of COVID-19, SARS-CoV-2, and host innate immunity is poorly understood. Here we show that SARS-CoV-2 induces overt but delayed type-I interferon (IFN) responses. By screening 23 viral proteins, we find that SARS-CoV-2 NSP1, NSP3, NSP12, NSP13, NSP14, ORF3, ORF6 and M protein inhibit Sendai virus-induced IFN-β promoter activation, whereas NSP2 and S protein exert opposite effects. Further analyses suggest that ORF6 inhibits both type I IFN production and downstream signaling, and that the C-terminus region of ORF6 is critical for its antagonistic effect. Finally, we find that IFN-β treatment effectively blocks SARS-CoV-2 replication. In summary, our study shows that SARS-CoV-2 perturbs host innate immune response via both its structural and nonstructural proteins, and thus provides insights into the pathogenesis of SARS-CoV-2.

Summary

 As the emerging variants of SARS-CoV-2 continue to drive the worldwide pandemic, there is a constant demand for vaccines that offer more effective and broad-spectrum protection. Here, we report a circular RNA (circRNA) vaccine that elicited potent neutralizing antibodies and T cell responses by expressing the trimeric RBD of the spike protein, providing robust protection against SARS-CoV-2 in both mice and rhesus macaques. Notably, the circRNA vaccine enabled higher and more durable antigen production than the 1mΨ-modified mRNA vaccine and elicited a higher proportion of neutralizing antibodies and distinct Th1-skewed immune responses. Importantly, we found that the circRNA^RBD-Omicron vaccine induced effective neutralizing antibodies against the Omicron but not the Delta variant. In contrast, the circRNA^RBD-Delta vaccine protected against both Delta and Omicron or functioned as a booster after two doses of either native- or Delta-specific vaccination, making it a favorable choice against the current variants of concern (VOCs) of SARS-CoV-2.

Abstract Bats are a major “viral reservoir” in nature and there is a great interest in not only the cell biology of their innate and adaptive immune systems, but also in the expression patterns of receptors used for cellular entry by viruses with potential cross-species transmission. To address this and other questions, we created a single-cell transcriptomic atlas of the Chinese horseshoe bat ( Rhinolophus sinicus ) which comprises 82,924 cells from 19 organs and tissues. This atlas provides a molecular characterization of numerous cell types from a variety of anatomical sites, and we used it to identify clusters of transcription features that define cell types across all of the surveyed organs. Analysis of viral entry receptor genes for known zoonotic viruses showed cell distribution patterns similar to that of humans, with higher expression levels in bat intestine epithelial cells. In terms of the immune system, CD8+ T cells are in high proportion with tissue-resident memory T cells, and long-lived effector memory nature killer (NK) T-like cells ( KLRG1 , GZMA and ITGA4 genes) are broadly distributed across the organs. Isolated lung primary bat pulmonary fibroblast (BPF) cells were used to evaluate innate immunity, and they showed a weak response to interferon β and tumor necrosis factor-α compared to their human counterparts, consistent with our transcriptional analysis. This compendium of transcriptome data provides a molecular foundation for understanding the cell identities, functions and cellular receptor characteristics for viral reservoirs and zoonotic transmission.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and its emerging variants of concern (VOC), such as Delta (B.1.617.2) and Omicron (B.1.1.529), has continued to drive the worldwide pandemic. Therefore, there is a high demand for vaccines with enhanced efficacy, high thermostability, superior design flexibility, and fast manufacturing speed. Here, we report a circular RNA (circRNA) vaccine that encodes the trimeric RBD of SARS-CoV-2 Spike protein. Without the need of nucleotide modification, 5’-capping or 3’-polyadenylation, circRNA could be rapidly produced via in vitro transcription and is highly thermostable whether stored in naked or lipid-nanoparticle (LNP)-encapsulated format. LNP-encapsulated circRNA RBD elicited potent neutralizing antibodies and T cell responses, providing robust protection against Beta (B.1.351) and native viruses in mice and rhesus macaques, respectively. Notably, circRNA vaccine enabled higher and more durable antigen production than 1mΨ-modified mRNA vaccine, eliciting a higher proportion of neutralizing antibodies and stronger Th1-biased immune responses. Importantly, we found that circRNA RBD-Omicron vaccine induced effective neutralizing antibodies against only Omicron but not Delta variant. By contrast, circRNA RBD-Delta could elicit high level of neutralizing antibodies against both Delta and Omicron. Following two doses of either native- or Delta-specific vaccination, circRNA RBD-Delta , but not Omicron or Beta vaccines, could effectively boost the neutralizing antibodies against both Delta and Omicron variants. These results suggest that circRNA RBD-Delta is a favorable choice for vaccination to provide a broad-spectrum protection against the current variants of concern of SARS-CoV-2.

The ongoing pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been endangering worldwide public health and economy. SARS-CoV-2 infects a variety of tissues where the known receptor ACE2 is low or almost absent, suggesting the existence of alternative pathways for virus entry. Here, we performed a genome-wide barcoded-CRISPRa screen to identify novel host factors that enable SARS-CoV-2 infection. In addition to known host proteins, i.e. ACE2, TMPRSS2 and NRP1, we identified multiple host components, among which LDLRAD3, TMEM30A and CLEC4G were confirmed as functional receptors for SARS-CoV-2. All these membrane proteins bind directly to spike’s N-terminal domain (NTD). Their essential and physiological roles have all been confirmed in either neuron or liver cells. In particular, LDLRAD3 and CLEC4G mediate SARS-CoV-2 entry and infection in a fashion independent of ACE2. The identification of the novel receptors and entry mechanisms could advance our understanding of the multiorgan tropism of SARS-CoV-2, and may shed light on the development of the therapeutic countermeasures against COVID-19.

Abstract COVID-19 pandemic has infected millions of people with mortality exceeding 300,000. There is an urgent need to find therapeutic agents that can help clear the virus to prevent the severe disease and death. Identifying effective and safer drugs can provide with more options to treat the COVID-19 infections either alone or in combination. Here we performed a high throughput screen of approximately 1700 US FDA approved compounds to identify novel therapeutic agents that can effectively inhibit replication of coronaviruses including SARS-CoV-2. Our two-step screen first used a human coronavirus strain OC43 to identify compounds with anti-coronaviral activities. The effective compounds were then screened for their effectiveness in inhibiting SARS-CoV-2. These screens have identified 24 anti-SARS-CoV-2 drugs including previously reported compounds such as hydroxychloroquine, amlodipine, arbidol hydrochloride, tilorone 2HCl, dronedarone hydrochloride, and merfloquine hydrochloride. Five of the newly identified drugs had a safety index (cytotoxic/effective concentration) of >600, indicating wide therapeutic window compared to hydroxychloroquine which had safety index of 22 in similar experiments. Mechanistically, five of the effective compounds were found to block SARS-CoV-2 S protein-mediated cell fusion. These FDA approved compounds can provide much needed therapeutic options that we urgently need in the midst of the pandemic.

Abstract Antimicrobial resistance has been a growing concern that gradually undermines our tradition treatment regimen. The fact that few antibacterial drugs with new scaffolds or targets have been approved in the past two decades aggravates this crisis. Repurposing previously approved drugs as potent antibiotic adjuvants offers a cost-effective strategy to mitigate the development of resistance and tackle the increasing infections by multidrug-resistant (MDR) bacteria. Herein, we found that benzydamine, a widely used non-steroidal anti-inflammatory drug in clinic, remarkably potentiated broad-spectrum antibiotic-tetracyclines activity against a panel of clinical important resistant pathogens, including MRSA, VRE, MCRPEC and tet (X)-positive Gram-negative bacteria. Further mechanistically experiments showed that benzydamine dissipated membrane potential (ΔΨ) in both Gram-positive and negative bacteria, which in turn upregulated the transmembrane proton gradient (ΔpH) and promoted the uptake of tetracyclines. Additionally, benzydamine exacerbated the oxidative stress by triggering the production of ROS and suppressing GAD system-mediated oxidative defensive. This mode of action explains the great bactericidal activity of the doxycycline-benzydamine combination against different metabolic states of bacteria including persister cells. As a proof-of-concept, the in vivo efficacy of this combination therapy was evidenced in multiple animal infection models. These findings revealed that benzydamine is a promising tetracycline antibiotics adjuvant and has the potential to address life-threatening infections by MDR bacteria.

Spermatogenesis is an important physiological process associated with male infertility. But whether there are RNA editings (REs) and what's the role of REs during the process are still unclear. In this study, we integrated published RNA-Seq datasets and established a landscape of REs during the development of mouse spermatogenesis.7530 editing sites among all types of male germ cells were found, which enrich on some regions of chromosome, including chromosome 17 and both ends of chromosome Y. Totally, REs occur in 2012 genes during spermatogenesis, more than half of which harbor at two different sites of the same gene at least. We also found REs mainly occur in introns, coding regions (CDSs) and intergenic regions. Moreover, about half of the REs in CDSs can cause amino acids changes. Finally, based on our adult male Kunming mice, we verified that there is a non-synonymous A-to-I RNA editing site in Cog3 during spermatogenesis, which is conserved not only between species but also across tissues. In short, based on the power of integrating RNA-Seq datasets, we provided the landscape of REs and found their dynamic changes during mouse spermatogenesis. This research strategy is general for other types of sequencing datasets and biological problems.