Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) primarily replicates in mucosal sites, and more information is needed about immune responses in infected tissues. Here, we used rhesus macaques to model protective primary immune responses in tissues during mild coronavirus disease 2019 (COVID-19). Viral RNA levels were highest on days 1 to 2 after infection and fell precipitously thereafter. 18 F-fluorodeoxyglucose ( 18 FDG)–avid lung abnormalities and interferon (IFN)–activated monocytes and macrophages in the bronchoalveolar lavage (BAL) were found on days 3 to 4 after infection. Virus-specific effector CD8 + and CD4 + T cells became detectable in the BAL and lung tissue on days 7 to 10 after viral RNA, radiologic evidence of lung inflammation, and IFN-activated myeloid cells had substantially declined. SARS-CoV-2–specific T cells were not detectable in the nasal turbinates, salivary glands, and tonsils on day 10 after infection. Thus, SARS-CoV-2 replication wanes in the lungs, as well as the nasal and oral mucosa, of rhesus macaques before antigen-specific effector T cells arrive at those sites, suggesting that innate immunity efficiently restricts viral replication during mild COVID-19.

ABSTRACT SARS-CoV-2 primarily replicates in mucosal sites, and more information is needed about immune responses in infected tissues. We used rhesus macaques to model protective primary immune responses in tissues during mild COVID-19. Viral RNA levels were highest on days 1-2 post-infection and fell precipitously thereafter. 18 F-fluorodeoxyglucose (FDG)-avid lung abnormalities and interferon (IFN)-activated myeloid cells in the bronchoalveolar lavage (BAL) were found on days ∼3-4. Virus-specific effector CD8 and CD4 T cells were detectable in the BAL and lung tissue on days ∼7-10, after viral RNA, lung inflammation, and IFN-activated myeloid cells had declined. Notably, SARS-CoV-2-specific T cells were not detectable in the nasal turbinates, salivary glands, and tonsils on day 10 post-infection. Thus, SARS-CoV-2 replication wanes in the lungs prior to T cell responses, and in the nasal and oral mucosa despite the apparent lack of Ag-specific T cells, suggesting that innate immunity efficiently restricts viral replication during mild COVID-19. ONE SENTENCE SUMMARY SARS-CoV-2 infection leads to mild, focal lung inflammation, and type I IFN activated myeloid cells that mostly resolve prior to the influx of virus-specific effector T cells or antibody responses in rhesus macaques.

ABSTRACT Our understanding of the immune response at the site of disease in extra-pulmonary tuberculosis (EPTB) is still limited. In this study, using flow cytometry, we defined the pericardial fluid (PCF) cellular composition and compared the phenotypic and functional profile of Mycobacterium tuberculosis (Mtb)-specific T cells between PCF and whole blood in 16 patients with pericardial TB (PCTB). We found that lymphocytes were the predominant cell type in PCF in PCTB, with a preferential influx of CD4 T cells. The frequencies of TNF-α producing myeloid cells and Mtb-specific T cells were significantly higher in PCF compared to blood. Mtb-specific CD4 T cells in PCF exhibited a distinct phenotype compared to those in blood, with greater GrB expression and lower CD27 and KLRG1 expression. We observed no difference in the production IFNγ, TNF or IL-2 by Mtb-specific CD4 T cells between the two compartments, but MIP-1β production was lower in the PCF T cells. Bacterial loads in the PCF did not relate to the phenotype or function of Mtb-specific CD4 T cells. Upon anti-tubercular treatment completion, HLA-DR, Ki-67 and GrB expression was significantly decreased, and relative IL-2 production was increased in peripheral Mtb-specific CD4 T cells. Overall, using a novel and rapid experimental approach to measure T cell response ex vivo at site of disease, these results provide novel insight into molecular mechanisms and immunopathology at site of TB infection of the pericardium.

SUMMARY Influx of eosinophils into the lungs is typically associated with type-II responses during allergy, fungal and parasitic infections. However, we previously reported that eosinophils accumulate in lung lesions during type-I inflammatory responses to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) in humans, macaques, and mice where they contribute to host resistance. Here we show eosinophils migrate into the lungs of macaques and mice as early as one week after Mtb-exposure. In mice this influx was CCR3 independent and instead required cell-intrinsic expression of the oxysterol-receptor GPR183, which is highly expressed on human and macaque eosinophils. Murine eosinophils interacted directly with bacilli-laden alveolar macrophages, which upregulated the oxysterol-synthesizing enzyme Ch25h, and eosinophil recruitment was impaired in Ch25h deficient mice. Our findings show that eosinophils are among the first cells from circulation to sense and respond to Mtb infection of alveolar macrophages and reveal a novel role for GPR183 in the migration of eosinophils into lung tissue. HIGHLIGHTS In mice and macaques eosinophils accumulate early in Mtb-infected lungs preceding neutrophils Eosinophils interact with Mtb-infected cells in the alveoli in mice Early pulmonary eosinophil migration occurs independently of CCR3 in mice Early lung migration in mice requires Ch25h and eosinophil-intrinsic GPR183 expression

Summary Helminth endemic regions report lower COVID-19 morbidity and mortality. Here, we show that lung remodeling from a prior infection with a lung migrating helminth, Nippostrongylus brasiliensis , enhances viral clearance and survival of human-ACE2 transgenic mice challenged with SARS-CoV-2 (SCV2). This protection is associated with a lymphocytic infiltrate including an increased accumulation of pulmonary SCV2-specific CD8+ T cells and anti-CD8 antibody depletion abrogated the N. brasiliensis -mediated reduction in viral loads. Pulmonary macrophages with a type-2 transcriptional signature persist in the lungs of N. brasiliensis exposed mice after clearance of the parasite and establish a primed environment for increased antigen presentation. Accordingly, depletion of macrophages ablated the augmented viral clearance and accumulation of CD8+ T cells driven by prior N. brasiliensis infection. Together, these findings support the concept that lung migrating helminths can limit disease severity during SCV2 infection through macrophage-dependent enhancement of anti-viral CD8+ T cell responses. Abstract Figure

ABSTRACT The signals driving the adaptation of type-2 dendritic cells (DC2s) to diverse peripheral environments are not well understood. We show that the development of CD11b low migratory DC2s, a DC2 population unique to the dermis, requires STAT6- and KLF4-dependent IL-13 signaling, whereas DC2s in lung and small intestine are STAT6-independent. Dermal IL-13 is mostly derived from innate lymphoid cells expressing a resting ICOS+ KLRG1-ST2-phenotype. Analysis of public datasets indicates that human skin DC2s also express an IL-4/IL-13 gene signature compared to blood or spleen, suggesting a similar developmental pathway in mice and humans. In the absence of IL-13 signaling, dermal DC2s are stable in number but remain CD11b hi and show defective activation in response to allergen with diminished ability to support IL-4+ GATA3+ Th development, whereas anti-fungal IL-17+ ROR γ t+ responses are increased. Thus, steady-state IL-13 fosters a non-inflammatory and pro-allergic environment in healthy skin via conditioning of local DC2s.

Abstract Objectives To better understand the pathogenesis of pericardial tuberculosis (PCTB), we sought to characterize the systemic inflammatory profile in HIV-1-infected participants with latent TB infection (LTBI), pulmonary TB (PTB) and PCTB. Methods Using Luminex, we measured 39 analytes in pericardial fluid (PCF) and paired plasma from 18 PCTB participants, and plasma from 16 LTBI and 20 PTB. Follow-up plasma samples were also obtained from PTB and PCTB participants. HLA-DR expression on Mtb-specific CD4 T cells was measured in baseline samples using flow cytometry. Results Assessment of the overall systemic inflammatory profile by principal component analysis showed that the inflammatory profile of active TB participants was distinct from the LTBI group, while PTB patients could not be distinguished from those with PCTB. In the LTBI group, 12 analytes showed a positive association with plasma HIV-1 viral load, and most of these associations were lost in the diseased groups. When comparing the inflammatory profile between PCF and paired blood, we found that the concentrations of most analytes (24/39) were elevated at site of disease. However, the inflammatory profile in PCF partially mirrored inflammatory events in the blood. After TB treatment completion, the overall plasma inflammatory profile reverted to those observed in the LTBI group. Lastly, HLA-DR expression showed the best performance for TB diagnosis compared to previously described biosignatures built from soluble markers. Conclusion Our results describe the inflammatory profile associated with PTB and PCTB and emphasize the potential role of HLA-DR as a promising biomarker for TB diagnosis.

Infection of host cells by Toxoplasma gondii is an active process, which is regulated by secretion of microneme (MICs) and rhoptry proteins (ROPs and RONs) from specialized organelles in the apical pole of the parasite. MIC1, MIC4 and MIC6 assemble into an adhesin complex, secreted on the parasite surface and function to promote infection competency. MIC1 and MIC4 are known to bind terminal sialic acid residues and galactose residues, respectively and to induce IL-12 production from splenocytes. Here we show that rMIC1- and rMIC4-stimulated dendritic cells and macrophages to produce proinflammatory cytokines, and they do so by engaging TLR2 and TLR4. This process depends on sugar recognition, since point mutations in the carbohydrate-recognition domains (CRD) of rMIC1 and rMIC4 inhibit innate immune cells activation. HEK cells transfected with TLR2 glycomutants were selectively unresponsive to MICs. Following in vitro infection, parasites lacking MIC1 or MIC4, as well as expressing MIC proteins with point mutations in their CRD, failed to induce wild-type (WT) levels of IL-12 secretion by innate immune cells. However, only MIC1 was shown to impact systemic levels of IL-12 and IFN-γ in vivo . Together, our data show that MIC1 and MIC4 interact physically with TLR2 and TLR4 N-glycans to trigger IL-12 responses, and MIC1 is playing a significant role in vivo by altering T. gondii infection competency and murine pathogenesis.AUTHOR SUMMARY Toxoplasmosis is caused by the protozoan Toxoplasma gondii , belonging to the Apicomplexa phylum. This phylum comprises important parasites able to infect a broad diversity of animals, including humans. A particularity of T. gondii is its ability to invade virtually any nucleated cell of all warm-blooded animals through an active process, which depends on the secretion of adhesin proteins. These proteins are discharged by specialized organelles localized in the parasite apical region, and termed micronemes and rhoptries. We show in this study that two microneme proteins from T. gondii utilize their adhesion activity to stimulate innate immunity. These microneme proteins, denoted MIC1 and MIC4, recognize specific sugars on receptors expressed on the surface of mammalian immune cells. This binding activates these innate immune cells to secrete cytokines, which promotes efficient host defense mechanisms against the parasite and regulate their pathogenesis. This activity promotes a chronic infection by controlling parasite replication during acute infection.

ABSTRACT Targeting MAIT cells holds promise for the treatment of different diseases and infections. We previously showed that treatment of Mycobacterium tuberculosis infected mice with 5-OP-RU, a major antigen for MAIT cells, expands MAIT cells and enhances bacterial control. Here we treated M. tuberculosis infected rhesus macaques with 5-OP-RU intratracheally but found no clinical or microbiological benefit in M. tuberculosis infected macaques. In fact, after 5-OP-RU treatment MAIT cells did not expand, but rather upregulated PD-1 and lost the ability to produce multiple cytokines, a phenotype resembling T cell exhaustion. Furthermore, we show that vaccination of uninfected macaques with 5-OP-RU+CpG instillation into the lungs also drives MAIT cell dysfunction, and PD-1 blockade during vaccination partly prevents the loss of MAIT cell function without facilitating their expansion. Thus, in rhesus macaques MAIT cells are prone to the loss of effector functions rather than expansion after TCR stimulation in vivo , representing a significant barrier to therapeutically targeting these cells.

Abstract Multidrug-resistant (MDR) Mycobacterium tuberculosis (Mtb) poses significant challenges to global tuberculosis (TB) control efforts. Host-directed therapies (HDT) offer a novel approach for TB treatment by enhancing immune-mediated clearance of Mtb. Prior preclinical studies found that inhibition of heme oxygenase-1 (HO-1), an enzyme involved in heme metabolism, with tin-protoporphyrin IX (SnPP) significantly reduced mouse lung bacillary burden when co-administered with the first-line antitubercular regimen. Here we evaluated the adjunctive HDT activity of a novel HO-1 inhibitor, stannsoporfin (SnMP), in combination with a novel MDR-TB regimen comprising a next-generation diarylquinoline, TBAJ-876 (S), pretomanid (Pa), and a new oxazolidinone, TBI-223 (O) (collectively, SPaO) in Mtb-infected BALB/c mice. After 4 weeks of treatment, SPaO + SnMP 5 mg/kg reduced mean lung bacillary burden by an additional 0.69 log 10 (P=0.01) relative to SPaO alone. As early as 2 weeks post-treatment initiation, SnMP adjunctive therapy differentially altered the expression of pro-inflammatory cytokine genes, and CD38, a marker of M1 macrophages. Next, we evaluated the sterilizing potential of SnMP adjunctive therapy in a mouse model of microbiological relapse. After 6 weeks of treatment, SPaO + SnMP 10 mg/kg reduced lung bacterial burdens to 0.71 ± 0.23 log 10 CFU, a 0.78 log-fold greater decrease in lung CFU compared to SpaO alone (P=0.005). However, adjunctive SnMP did not reduce microbiological relapse rates after 5 or 6 weeks of treatment. SnMP was well tolerated and did not significantly alter gross or histological lung pathology. SnMP is a promising HDT candidate requiring further study in combination with regimens for drug-resistant TB.