The mode of acquisition and causes for the variable clinical spectrum of coronavirus disease 2019 (COVID-19) remain unknown. We utilized a reverse genetics system to generate a GFP reporter virus to explore severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pathogenesis and a luciferase reporter virus to demonstrate sera collected from SARS and COVID-19 patients exhibited limited cross-CoV neutralization. High-sensitivity RNA in situ mapping revealed the highest angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) expression in the nose with decreasing expression throughout the lower respiratory tract, paralleled by a striking gradient of SARS-CoV-2 infection in proximal (high) versus distal (low) pulmonary epithelial cultures. COVID-19 autopsied lung studies identified focal disease and, congruent with culture data, SARS-CoV-2-infected ciliated and type 2 pneumocyte cells in airway and alveolar regions, respectively. These findings highlight the nasal susceptibility to SARS-CoV-2 with likely subsequent aspiration-mediated virus seeding to the lung in SARS-CoV-2 pathogenesis. These reagents provide a foundation for investigations into virus-host interactions in protective immunity, host susceptibility, and virus pathogenesis.

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a novel, viral-induced respiratory disease that in ∼10-15% of patients progresses to acute respiratory distress syndrome (ARDS) triggered by a cytokine storm. In this Perspective, autopsy results and literature are presented supporting the hypothesis that a little known yet powerful function of neutrophils-the ability to form neutrophil extracellular traps (NETs)-may contribute to organ damage and mortality in COVID-19. We show lung infiltration of neutrophils in an autopsy specimen from a patient who succumbed to COVID-19. We discuss prior reports linking aberrant NET formation to pulmonary diseases, thrombosis, mucous secretions in the airways, and cytokine production. If our hypothesis is correct, targeting NETs directly and/or indirectly with existing drugs may reduce the clinical severity of COVID-19.

COVID-19 affects millions of patients worldwide, with clinical presentation ranging from isolated thrombosis to acute respiratory distress syndrome (ARDS) requiring ventilator support. Neutrophil extracellular traps (NETs) originate from decondensed chromatin released to immobilize pathogens, and they can trigger immunothrombosis. We studied the connection between NETs and COVID-19 severity and progression. We conducted a prospective cohort study of COVID-19 patients (n = 33) and age- and sex-matched controls (n = 17). We measured plasma myeloperoxidase (MPO)-DNA complexes (NETs), platelet factor 4, RANTES, and selected cytokines. Three COVID-19 lung autopsies were examined for NETs and platelet involvement. We assessed NET formation ex vivo in COVID-19 neutrophils and in healthy neutrophils incubated with COVID-19 plasma. We also tested the ability of neonatal NET-inhibitory factor (nNIF) to block NET formation induced by COVID-19 plasma. Plasma MPO-DNA complexes increased in COVID-19, with intubation (P < .0001) and death (P < .0005) as outcome. Illness severity correlated directly with plasma MPO-DNA complexes (P = .0360), whereas Pao2/fraction of inspired oxygen correlated inversely (P = .0340). Soluble and cellular factors triggering NETs were significantly increased in COVID-19, and pulmonary autopsies confirmed NET-containing microthrombi with neutrophil-platelet infiltration. Finally, COVID-19 neutrophils ex vivo displayed excessive NETs at baseline, and COVID-19 plasma triggered NET formation, which was blocked by nNIF. Thus, NETs triggering immunothrombosis may, in part, explain the prothrombotic clinical presentations in COVID-19, and NETs may represent targets for therapeutic intervention.

ObjectivesThe Blueprint (BP) Programmed Death Ligand 1 (PD-L1) Immunohistochemistry Comparability Project is a pivotal academic/professional society and industrial collaboration to assess the feasibility of harmonizing the clinical use of five independently developed commercial PD-L1 immunohistochemistry assays. The goal of BP phase 2 (BP2) was to validate the results obtained in BP phase 1 by using real-world clinical lung cancer samples.MethodsBP2 were conducted using 81 lung cancer specimens of various histological and sample types, stained with all five trial-validated PD-L1 assays (22C3, 28-8, SP142, SP263, and 73-10); the slides were evaluated by an international panel of pathologists. BP2 also assessed the reliability of PD-L1 scoring by using digital images, and samples prepared for cytological examination. PD-L1 expression was assessed for percentage (tumor proportional score) of tumor cell (TC) and immune cell areas showing PD-L1 staining, with TCs scored continuously or categorically with the cutoffs used in checkpoint inhibitor trials.ResultsThe BP2 results showed highly comparable staining by the 22C3, 28-8 and SP263 assays; less sensitivity with the SP142 assay; and higher sensitivity with the 73-10 assay to detect PD-L1 expression on TCs. Glass slide and digital image scorings were highly concordant (Pearson correlation >0.96). There was very strong reliability among pathologists in TC PD-L1 scoring with all assays (overall intraclass correlation coefficient [ICC] = 0.86–0.93), poor reliability in IC PD-L1 scoring (overall ICC = 0.18–0.19), and good agreement in assessing PD-L1 status on cytological cell block materials (ICC = 0.78–0.85).ConclusionBP2 consolidates the analytical evidence for interchangeability of the 22C3, 28-8, and SP263 assays and lower sensitivity of the SP142 assay for determining tumor proportion score on TCs and demonstrates greater sensitivity of the 73-10 assay compared with that of the other assays.

SARS-CoV-2 has caused the COVID-19 pandemic. There is an urgent need for physiological models to study SARS-CoV-2 infection using human disease-relevant cells. COVID-19 pathophysiology includes respiratory failure but involves other organ systems including gut, liver, heart, and pancreas. We present an experimental platform comprised of cell and organoid derivatives from human pluripotent stem cells (hPSCs). A Spike-enabled pseudo-entry virus infects pancreatic endocrine cells, liver organoids, cardiomyocytes, and dopaminergic neurons. Recent clinical studies show a strong association with COVID-19 and diabetes. We find that human pancreatic beta cells and liver organoids are highly permissive to SARS-CoV-2 infection, further validated using adult primary human islets and adult hepatocyte and cholangiocyte organoids. SARS-CoV-2 infection caused striking expression of chemokines, as also seen in primary human COVID-19 pulmonary autopsy samples. hPSC-derived cells/organoids provide valuable models for understanding the cellular responses of human tissues to SARS-CoV-2 infection and for disease modeling of COVID-19.

Respiratory failure is the leading cause of death in patients with severe SARS-CoV-2 infection1,2, but the host response at the lung tissue level is poorly understood. Here we performed single-nucleus RNA sequencing of about 116,000 nuclei from the lungs of nineteen individuals who died of COVID-19 and underwent rapid autopsy and seven control individuals. Integrated analyses identified substantial alterations in cellular composition, transcriptional cell states, and cell-to-cell interactions, thereby providing insight into the biology of lethal COVID-19. The lungs from individuals with COVID-19 were highly inflamed, with dense infiltration of aberrantly activated monocyte-derived macrophages and alveolar macrophages, but had impaired T cell responses. Monocyte/macrophage-derived interleukin-1β and epithelial cell-derived interleukin-6 were unique features of SARS-CoV-2 infection compared to other viral and bacterial causes of pneumonia. Alveolar type 2 cells adopted an inflammation-associated transient progenitor cell state and failed to undergo full transition into alveolar type 1 cells, resulting in impaired lung regeneration. Furthermore, we identified expansion of recently described CTHRC1+ pathological fibroblasts3 contributing to rapidly ensuing pulmonary fibrosis in COVID-19. Inference of protein activity and ligand–receptor interactions identified putative drug targets to disrupt deleterious circuits. This atlas enables the dissection of lethal COVID-19, may inform our understanding of long-term complications of COVID-19 survivors, and provides an important resource for therapeutic development. Lung samples collected soon after death from COVID-19 are used to provide a single-cell atlas of SARS-CoV-2 infection and the ensuing molecular changes.

There is an urgent need to create novel models using human disease-relevant cells to study severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) biology and to facilitate drug screening. Here, as SARS-CoV-2 primarily infects the respiratory tract, we developed a lung organoid model using human pluripotent stem cells (hPSC-LOs). The hPSC-LOs (particularly alveolar type-II-like cells) are permissive to SARS-CoV-2 infection, and showed robust induction of chemokines following SARS-CoV-2 infection, similar to what is seen in patients with COVID-19. Nearly 25% of these patients also have gastrointestinal manifestations, which are associated with worse COVID-19 outcomes1. We therefore also generated complementary hPSC-derived colonic organoids (hPSC-COs) to explore the response of colonic cells to SARS-CoV-2 infection. We found that multiple colonic cell types, especially enterocytes, express ACE2 and are permissive to SARS-CoV-2 infection. Using hPSC-LOs, we performed a high-throughput screen of drugs approved by the FDA (US Food and Drug Administration) and identified entry inhibitors of SARS-CoV-2, including imatinib, mycophenolic acid and quinacrine dihydrochloride. Treatment at physiologically relevant levels of these drugs significantly inhibited SARS-CoV-2 infection of both hPSC-LOs and hPSC-COs. Together, these data demonstrate that hPSC-LOs and hPSC-COs infected by SARS-CoV-2 can serve as disease models to study SARS-CoV-2 infection and provide a valuable resource for drug screening to identify candidate COVID-19 therapeutics. The use of lung and colonic organoid systems to assess the susceptibility of lung and gut cells to SARS-CoV-2 and to screen FDA-approved drugs that have antiviral activity against SARS-CoV-2 is demonstrated.

Malignant mesothelioma (MM) is an uncommon tumor that can be difficult to diagnose.To provide updated practical guidelines for the pathologic diagnosis of MM.Pathologists involved in the International Mesothelioma Interest Group and others with an interest in the field contributed to this update. Reference material includes peer-reviewed publications and textbooks.There was consensus opinion regarding (1) distinction of benign from malignant mesothelial proliferations (both epithelioid and spindle cell lesions), (2) cytologic diagnosis of MM, (3) key histologic features of pleural and peritoneal MM, (4) use of histochemical and immunohistochemical stains in the diagnosis and differential diagnosis of MM, (5) differentiation of epithelioid MM from various carcinomas (lung, breast, ovarian, and colonic adenocarcinomas, and squamous cell and renal cell carcinomas), (6) diagnosis of sarcomatoid mesothelioma, (7) use of molecular markers in the diagnosis of MM, (8) electron microscopy in the diagnosis of MM, and (9) some caveats and pitfalls in the diagnosis of MM. Immunohistochemical panels are integral to the diagnosis of MM, but the exact makeup of panels used is dependent on the differential diagnosis and on the antibodies available in a given laboratory. Immunohistochemical panels should contain both positive and negative markers. It is recommended that immunohistochemical markers have either sensitivity or specificity greater than 80% for the lesions in question. Interpretation of positivity generally should take into account the localization of the stain (eg, nuclear versus cytoplasmic) and the percentage of cells staining (>10% is suggested for cytoplasmic membranous markers). These guidelines are meant to be a practical reference for the pathologist.

Pulmonary arterial hypertension is a devastating disease with high mortality. Familial cases of pulmonary arterial hypertension are usually characterized by autosomal dominant transmission with reduced penetrance, and some familial cases have unknown genetic causes.

SARS-CoV-2, the etiologic agent of COVID-19, is a global pandemic with substantial mortality dominated by acute respiratory distress syndrome. We systematically evaluated lungs of 68 autopsies from 3 institutions in heavily hit areas (2 USA, 1 Italy). Detailed evaluation of several compartments (airways, alveolar walls, airspaces, and vasculature) was performed to determine the range of histologic features. The cohort consisted of 47 males and 21 females with a median age of 73 years (range 30-96). Co-morbidities were present in most patients with 60% reporting at least three conditions. Tracheobronchitis was frequently present, independent from intubation or superimposed pneumonia. Diffuse alveolar damage (DAD) was seen in 87% of cases. Later phases of DAD were less frequent and correlated with longer duration of disease. Large vessel thrombi were seen in 42% of cases but platelet (CD61 positive) and/or fibrin microthrombi were present at least focally in 84%. Ultrastructurally, small vessels showed basal membrane reduplication and significant endothelial swelling with cytoplasmic vacuolization. In a subset of cases, virus was detected using different tools (immunohistochemistry for SARS-CoV-2 viral spike protein, RNA in situ hybridization, lung viral culture, and electron microscopy). Virus was seen in airway epithelium and type 2 pneumocytes. IHC or in situ detection, as well as viable form (lung culture positive) was associated with the presence of hyaline membranes, usually within 2 weeks but up to 4 weeks after initial diagnosis. COVID-19 pneumonia is a heterogeneous disease (tracheobronchitis, DAD, and vascular injury), but with consistent features in three centers. The pulmonary vasculature, with capillary microthrombi and inflammation, as well as macrothrombi, is commonly involved. Viral infection in areas of ongoing active injury contributes to persistent and temporally heterogeneous lung damage.