Acute lung injury (ALI) is characterized by rapid alveolar injury, inflammation, cytokine induction, and neutrophil accumulation. Although early events in the pathogenesis of ALI have been defined, the mechanisms underlying resolution are unknown. As a model of ALI, we administered intratracheal (i.t.) LPS to mice and observed peak lung injury 4 days after the challenge, with resolution by day 10. Numbers of alveolar lymphocytes increased as injury resolved. To examine the role of lymphocytes in this response, lymphocyte-deficient Rag-1–/– and C57BL/6 WT mice were exposed to i.t. LPS. The extent of injury was similar between the groups of mice through day 4, but recovery was markedly impaired in the Rag-1–/– mice. Adoptive transfer studies revealed that infusion of CD4+CD25+Foxp3+ Tregs as late as 24 hours after i.t. LPS normalized resolution in Rag-1–/– mice. Similarly, Treg depletion in WT mice delayed recovery. Treg transfer into i.t. LPS–exposed Rag-1–/– mice also corrected the elevated levels of alveolar proinflammatory cytokines and increased the diminished levels of alveolar TGF-β and neutrophil apoptosis. Mechanistically, Treg-mediated resolution of lung injury was abrogated by TGF-β inhibition. Moreover, BAL of patients with ALI revealed dynamic changes in CD3+CD4+CD25hiCD127loFoxp3+ cells. These results indicate that Tregs modify innate immune responses during resolution of lung injury and suggest potential targets for treating ALI, for which there are no specific therapies currently available.

Checkpoint inhibitor pneumonitis (CIP) is an immune-related adverse event that can occur after initiation of anti–programmed death 1/programmed death ligand 1 immune checkpoint inhibitor (ICI) therapy for the treatment of multiple malignancies, including NSCLC. However, the incidence of CIP has not been previously examined in a population that included both trial-enrolled and non–trial-enrolled patients with advanced NSCLC. Furthermore, risk factors and other clinical characteristics associated with CIP severity are not known. In this study, we retrospectively examined clinical characteristics, incidence, and risk factors for CIP in a cohort of 205 patients with NSCLC, all of whom received anti–programmed death 1/programmed death ligand 1 ICIs. Our results demonstrate a higher incidence of CIP (19%) than previously reported in clinical trials (3%–5%). Our data also suggest that tumor histologic type may be a risk factor for CIP development. We observed a wide range of time to onset of CIP (median 82 days), with high morbidity and mortality associated with higher-grade CIP regardless of degree of immunosuppression. Our data provide new insight into the epidemiology and clinical characteristics of CIP. Further studies are needed to increase CIP pharmacovigilance, improve risk stratification, and refine diagnostic algorithms for the diagnosis and management of this potential life-threatening complication of ICI therapy.

Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the cause of coronavirus disease 2019 (COVID-19), has incited a global health crisis. Currently, there are no orally available medications for prophylaxis for those exposed to SARS-CoV-2 and limited therapeutic options for those who develop COVID-19. We evaluated the antiviral activity of sulforaphane (SFN), a naturally occurring, orally available, well-tolerated, nutritional supplement present in high concentrations in cruciferous vegetables with limited side effects. SFN inhibited in vitro replication of four strains of SARS-CoV-2 as well as that of the seasonal coronavirus HCoV-OC43. Further, SFN and remdesivir interacted synergistically to inhibit coronavirus infection in vitro. Prophylactic administration of SFN to K18-hACE2 mice prior to intranasal SARS-CoV-2 infection significantly decreased the viral load in the lungs and upper respiratory tract and reduced lung injury and pulmonary pathology compared to untreated infected mice. SFN treatment diminished immune cell activation in the lungs, including significantly lower recruitment of myeloid cells and a reduction in T cell activation and cytokine production. Our results suggest that SFN is a promising treatment for prevention of coronavirus infection or treatment of early disease.

Abstract In the ongoing coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), more severe outcomes are reported in males compared with females, including hospitalizations and deaths. Animal models can provide an opportunity to mechanistically interrogate causes of sex differences in the pathogenesis of SARS-CoV-2. Adult male and female golden Syrian hamsters (8-10 weeks of age) were inoculated intranasally with 10 5 TCID 50 of SARS-CoV-2/USA-WA1/2020 and euthanized at several time points during the acute (i.e., virus actively replicating) and recovery (i.e., after the infectious virus has been cleared) phases of infection. There was no mortality, but infected male hamsters experienced greater morbidity, losing a greater percentage of body mass, developing more extensive pneumonia as noted on chest computed tomography, and recovering more slowly than females. Treatment of male hamsters with estradiol did not alter pulmonary damage. Virus titers in respiratory tissues, including nasal turbinates, trachea, and lungs, and pulmonary cytokine concentrations, including IFNβ and TNFα, were comparable between the sexes. However, during the recovery phase of infection, females mounted two-fold greater IgM, IgG, and IgA responses against the receptor-binding domain of the spike protein (S-RBD) in both plasma and respiratory tissues. Female hamsters also had significantly greater IgG antibodies against whole inactivated SARS-CoV-2 and mutant S-RBDs, as well as virus neutralizing antibodies in plasma. The development of an animal model to study COVID-19 sex differences will allow for a greater mechanistic understanding of the SARS-CoV-2 associated sex differences seen in the human population. Importance Men experience more severe outcomes from COVID-19 than women. Golden Syrian hamsters were used to explore sex differences in the pathogenesis of a human clinical isolate of SARS-CoV-2. After inoculation, male hamsters experienced greater sickness, developed more severe lung pathology, and recovered more slowly than females. Sex differences in disease could not be reversed by estradiol treatment in males and were not explained by either virus replication kinetics or the concentrations of inflammatory cytokines in the lungs. During the recovery period, antiviral antibody responses in the respiratory tract and plasma, including to newly emerging SARS-CoV-2 variants, were greater in females than male hamsters. Greater lung pathology during the acute phase combined with reduced antiviral antibody responses during the recovery phase of infection in males than females illustrate the utility of golden Syrian hamsters as a model to explore sex differences in the pathogenesis of SARS-CoV-2 and vaccine-induced immunity and protection. One Sentence Summary Following SARS-CoV-2 infection, male hamsters experience worse clinical disease and have lower antiviral antibody responses than females.

Abstract The fungus Cryptococcus neoformans is a major human pathogen with a remarkable intracellular survival strategy that includes exiting macrophages through non-lytic exocytosis (Vomocytosis) and transferring between macrophages (Dragotcytosis) by a mechanism that involves sequential events of non-lytic exocytosis and phagocytosis. Vomocytosis and Dragotcytosis are fungal driven processes, but their triggers are not understood. We hypothesized that the dynamics of Dragotcytosis could inherit the stochasticity of phagolysosome acidification and that Dragotcytosis was triggered by fungal cell stress. Consistent with this view, fungal cells involved in Dragotcytosis reside in phagolysosomes characterized by low pH and/or high oxidative stress. Using fluorescent microscopy, qPCR, live cell video microscopy, and fungal growth assays we found that the that mitigating pH or oxidative stress abrogated Dragotcytosis frequency, that ROS susceptible mutants of C. neoformans underwent Dragotcytosis more frequently. Dragotcytosis initiation was linked to phagolysosomal pH and oxidative stresses and correlated with the macrophage polarization state. Dragotcytosis manifested stochastic dynamics thus paralleling the dynamics of phagosomal acidification, which correlated with the inhospitality of phagolysosomes in differently polarized macrophages. Hence, randomness in phagosomal acidification randomly created a population of inhospitable phagosomes where fungal cell stress triggered stochastic C. neoformans non-lytic exocytosis dynamics to escape a non-permissive intracellular macrophage environment.

ABSTRACT Non-small cell lung cancers demonstrate intrinsic resistance to cell death even in response to chemotherapy. Previous work suggested that defective nuclear translocation of active caspase 3 may play a role in resistance to cell death. Separately, our group has identified that mitogen activated protein kinase activated protein kinase 2 (MK2) is required for nuclear translocation of active caspase 3 in the execution of apoptosis. This study demonstrates a relatively low expression of MK2 in non-small cell lung carcinoma cell lines compared to small cell carcinoma cell lines. Further, overexpression of MK2 in non-small cell lung carcinoma cell lines results in increased caspase 3 activity and caspase 3 mediated cell death. Higher MK2 transcript levels were observed in patients with earlier-stage non-small cell lung cancer. Higher expression of MK2 is associated with better survival in patients with early stage non-small cell lung cancer across two independent clinical datasets. Using data sets spanning multiple cancer types, we observed improved survival with higher MK2 expression was unique to lung adenocarcinoma. Mechanistically, MK2 promotes nuclear translocation of caspase 3 leading to PARP1 cleavage and execution of cell death. While MK2 can directly phosphorylate caspase 3, neither phosphorylation status of caspase 3 nor the kinase activity of MK2 impacts caspase 3 activation, nuclear translocation and execution of cell death. Rather, a non-kinase function of MK2, specifically trafficking via its nuclear localization sequence, is required for caspase 3 mediated cell death. In summary this study highlights the importance of a non-enzymatic function of MK2 in the execution of apoptosis, which may be leveraged in the adjunctive treatment of NSCLC or other conditions where regulation of apoptosis is crucial.

ABSTRACT The pathogenesis of COVID-19 is associated with a hyperinflammatory immune response. Monocytes and macrophages play a central role in this hyperinflammatory response to SARS-CoV-2. NLRP3 inflammasome activation has been observed in monocytes of patients with COVID-19, but the mechanism and consequences of inflammasome activation require further investigation. In this study, we inoculated a macrophage-like THP-1 cell line, primary differentiated human nasal epithelial cell (hNEC) cultures, and primary monocytes with SARS-CoV-2. We found that the activation of the NLRP3 inflammasome in macrophages does not rely on viral replication, receptor-mediated entry, or actin-dependent entry. SARS-CoV-2 productively infected hNEC cultures without triggering the production of inflammasome cytokines IL-18 and IL-1β. Importantly, these cytokines did not inhibit viral replication in hNEC cultures. SARS-CoV-2 inoculation of primary monocytes led to inflammasome activation and induced a macrophage phenotype in these cells. Monocytic cells from bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, but not from peripheral blood, of patients with COVID-19, showed evidence of inflammasome activation, expressed the proinflammatory marker CD11b, and displayed oxidative burst. These findings highlight the central role of activated macrophages, as a result of direct viral sensing, in COVID-19 and support the inhibition of IL-1β and IL-18 as potential therapeutic strategies to reduce immunopathology without increasing viral replication. IMPORTANCE Inflammasome activation is associated with severe COVID-19. The impact of inflammasome activation on viral replication and mechanistic details of this activation are not clarified. This study advances our understanding of the role of inflammasome activation in macrophages by identifying TLR2, NLRP3, ASC, and caspase-1 as dependent factors in this activation. Further, it highlights that SARS-CoV-2 inflammasome activation is not a feature of nasal epithelial cells but rather activation of bystander macrophages in the airway. Finally, we demonstrate that two pro inflammatory cytokines produced by inflammasome activation, IL-18 and IL-1β, do not restrict viral replication and are potential targets to ameliorate pathological inflammation in severe COVID-19.