We measured severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) RNA concentrations in primary sewage sludge in the New Haven, Connecticut, USA, metropolitan area during the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) outbreak in Spring 2020. SARS-CoV-2 RNA was detected throughout the more than 10-week study and, when adjusted for time lags, tracked the rise and fall of cases seen in SARS-CoV-2 clinical test results and local COVID-19 hospital admissions. Relative to these indicators, SARS-CoV-2 RNA concentrations in sludge were 0–2 d ahead of SARS-CoV-2 positive test results by date of specimen collection, 0–2 d ahead of the percentage of positive tests by date of specimen collection, 1–4 d ahead of local hospital admissions and 6–8 d ahead of SARS-CoV-2 positive test results by reporting date. Our data show the utility of viral RNA monitoring in municipal wastewater for SARS-CoV-2 infection surveillance at a population-wide level. In communities facing a delay between specimen collection and the reporting of test results, immediate wastewater results can provide considerable advance notice of infection dynamics. Testing sewage for the novel coronavirus reveals epidemiological trends.

The recent spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) exemplifies the critical need for accurate and rapid diagnostic assays to prompt clinical and public health interventions. Currently, several quantitative reverse transcription–PCR (RT–qPCR) assays are being used by clinical, research and public health laboratories. However, it is currently unclear whether results from different tests are comparable. Our goal was to make independent evaluations of primer–probe sets used in four common SARS-CoV-2 diagnostic assays. From our comparisons of RT–qPCR analytical efficiency and sensitivity, we show that all primer–probe sets can be used to detect SARS-CoV-2 at 500 viral RNA copies per reaction. The exception for this is the RdRp-SARSr (Charité) confirmatory primer–probe set which has low sensitivity, probably due to a mismatch to circulating SARS-CoV-2 in the reverse primer. We did not find evidence for background amplification with pre-COVID-19 samples or recent SARS-CoV-2 evolution decreasing sensitivity. Our recommendation for SARS-CoV-2 diagnostic testing is to select an assay with high sensitivity and that is regionally used, to ease comparability between outcomes. This is a comparative analysis of the performance of the primer–probe sets from four open-source molecular diagnostic assays for SARS-CoV-2 recommended by the World Health Organization.

COVID-19 manifests with a wide spectrum of clinical phenotypes that are characterized by exaggerated and misdirected host immune responses1–6. Although pathological innate immune activation is well-documented in severe disease1, the effect of autoantibodies on disease progression is less well-defined. Here we use a high-throughput autoantibody discovery technique known as rapid extracellular antigen profiling7 to screen a cohort of 194 individuals infected with SARS-CoV-2, comprising 172 patients with COVID-19 and 22 healthcare workers with mild disease or asymptomatic infection, for autoantibodies against 2,770 extracellular and secreted proteins (members of the exoproteome). We found that patients with COVID-19 exhibit marked increases in autoantibody reactivities as compared to uninfected individuals, and show a high prevalence of autoantibodies against immunomodulatory proteins (including cytokines, chemokines, complement components and cell-surface proteins). We established that these autoantibodies perturb immune function and impair virological control by inhibiting immunoreceptor signalling and by altering peripheral immune cell composition, and found that mouse surrogates of these autoantibodies increase disease severity in a mouse model of SARS-CoV-2 infection. Our analysis of autoantibodies against tissue-associated antigens revealed associations with specific clinical characteristics. Our findings suggest a pathological role for exoproteome-directed autoantibodies in COVID-19, with diverse effects on immune functionality and associations with clinical outcomes. Rapid extracellular antigen profiling of a cohort of 194 individuals infected with SARS-CoV-2 uncovers diverse autoantibody responses that affect COVID-19 disease severity, progression and clinical and immunological characteristics.

BACKGROUND. The effects of the novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) in pregnancy remain relatively unknown. We present a case of second trimester pregnancy with symptomatic COVID-19 complicated by severe preeclampsia and placental abruption.

One third of COVID-19 patients develop significant neurological symptoms, yet SARS-CoV-2 is rarely detected in central nervous system (CNS) tissue, suggesting a potential role for parainfectious processes, including neuroimmune responses. We therefore examined immune parameters in cerebrospinal fluid (CSF) and blood samples from a cohort of patients with COVID-19 and significant neurological complications. We found divergent immunological responses in the CNS compartment, including increased levels of IL-12 and IL-12-associated innate and adaptive immune cell activation. Moreover, we found increased proportions of B cells in the CSF relative to the periphery and evidence of clonal expansion of CSF B cells, suggesting a divergent intrathecal humoral response to SARS-CoV-2. Indeed, all COVID-19 cases examined had anti-SARS-CoV-2 IgG antibodies in the CSF whose target epitopes diverged from serum antibodies. We directly examined whether CSF resident antibodies target self-antigens and found a significant burden of CNS autoimmunity, with the CSF from most patients recognizing neural self-antigens. Finally, we produced a panel of monoclonal antibodies from patients' CSF and show that these target both anti-viral and anti-neural antigens-including one mAb specific for the spike protein that also recognizes neural tissue. This exploratory immune survey reveals evidence of a compartmentalized and self-reactive immune response in the CNS meriting a more systematic evaluation of neurologically impaired COVID-19 patients.

The microbial populations in the gut microbiome have recently been associated with COVID-19 disease severity. However, a causal impact of the gut microbiome on COVID-19 patient health has not been established. Here we provide evidence that gut microbiome dysbiosis is associated with translocation of bacteria into the blood during COVID-19, causing life-threatening secondary infections. Antibiotics and other treatments during COVID-19 can potentially confound microbiome associations. We therefore first demonstrate in a mouse model that SARS-CoV-2 infection can induce gut microbiome dysbiosis, which correlated with alterations to Paneth cells and goblet cells, and markers of barrier permeability. Comparison with stool samples collected from 96 COVID-19 patients at two different clinical sites also revealed substantial gut microbiome dysbiosis, paralleling our observations in the animal model. Specifically, we observed blooms of opportunistic pathogenic bacterial genera known to include antimicrobial-resistant species in hospitalized COVID-19 patients. Analysis of blood culture results testing for secondary microbial bloodstream infections with paired microbiome data obtained from these patients indicates that bacteria may translocate from the gut into the systemic circulation of COVID-19 patients. These results are consistent with a direct role for gut microbiome dysbiosis in enabling dangerous secondary infections during COVID-19.

Abstract The current RT-qPCR assay recommended for SARS-CoV-2 testing in the United States requires analysis of three genomic targets per sample: two viral and one host. To simplify testing and reduce the volume of required reagents, we developed a multiplex RT-qPCR assay to detect SARS-CoV-2 in a single reaction. We used existing N1, N2, and RP primer and probe sets by the CDC, but substituted fluorophores to allow multiplexing of the assay. The cycle threshold (Ct) values of our multiplex RT-qPCR were comparable to those obtained by the singleplex assay adapted for research purposes. Low copies (>500 copies / reaction) of SARS-CoV-2 RNA were consistently detected by the multiplex RT-qPCR. Our novel multiplex RT-qPCR improves upon current singleplex diagnostics by saving reagents, costs, time and labor.