Kidney failure is frequently observed during and after COVID-19, but it remains elusive whether this is a direct effect of the virus. Here, we report that SARS-CoV-2 directly infects kidney cells and is associated with increased tubule-interstitial kidney fibrosis in patient autopsy samples. To study direct effects of the virus on the kidney independent of systemic effects of COVID-19, we infected human-induced pluripotent stem-cell-derived kidney organoids with SARS-CoV-2. Single-cell RNA sequencing indicated injury and dedifferentiation of infected cells with activation of profibrotic signaling pathways. Importantly, SARS-CoV-2 infection also led to increased collagen 1 protein expression in organoids. A SARS-CoV-2 protease inhibitor was able to ameliorate the infection of kidney cells by SARS-CoV-2. Our results suggest that SARS-CoV-2 can directly infect kidney cells and induce cell injury with subsequent fibrosis. These data could explain both acute kidney injury in COVID-19 patients and the development of chronic kidney disease in long COVID.

Abstract The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 that emerged in December 2019 in China resulted in over 7.8 million infections and over 430,000 deaths worldwide, imposing an urgent need for rapid development of an efficient and cost-effective vaccine, suitable for mass immunization. Here, we generated a replication competent recombinant VSV-ΔG-spike vaccine, in which the glycoprotein of VSV was replaced by the spike protein of the SARS-CoV-2. In vitro characterization of the recombinant VSV-ΔG-spike indicated expression and presentation of the spike protein on the viral membrane with antigenic similarity to SARS-CoV-2. A golden Syrian hamster in vivo model for COVID-19 was implemented. We show that vaccination of hamsters with recombinant VSV-ΔG-spike results in rapid and potent induction of neutralizing antibodies against SARS-CoV-2. Importantly, single-dose vaccination was able to protect hamsters against SARS-CoV-2 challenge, as demonstrated by the abrogation of body weight loss of the immunized hamsters compared to unvaccinated hamsters. Furthermore, whereas lungs of infected hamsters displayed extensive tissue damage and high viral titers, immunized hamsters’ lungs showed only minor lung pathology, and no viral load. Taken together, we suggest recombinant VSV-ΔG-spike as a safe, efficacious and protective vaccine against SARS-CoV-2 infection.

Abstract rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S is a clinical stage (Phase 2) replication competent recombinant vaccine against SARS-CoV-2. Nonclinical safety, immunogenicity and efficacy studies were conducted in 4 animal species, using multiple dose levels (up to 10 8 PFU/animal) and various dosing regimens. There were no treatment related mortalities in any study, or any noticeable clinical signs. Compared to unvaccinated controls, hematology and biochemistry parameters were unremarkable and no adverse histopathological findings gave cause for safety concern in any of the studies. There was no viral shedding in urine, nor viral RNA detected in whole blood or serum samples 7 days post vaccination. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine immune response gave rise to neutralizing antibodies, cellular immune response, and increased lymphocytic cellularity in the spleen germinal centers and regional lymph node. No evidence for neurovirulence was found in C57BL/6 immune competent mice or in highly sensitive IFNAR KO mice. Vaccine virus replication and distribution in K18 hACE2 transgenic mice showed a gradual clearance from the vaccination site with no vaccine virus recovered from the lungs. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine was well tolerated locally and systemically and elicited an effective immunogenic response up to the highest dose tested, supporting further clinical development.

Abstract Efficient treatment of anthrax related meningitis in patients poses a significant therapeutic challenge. Previously we demonstrated in our anthrax meningitis rabbit model that ciprofloxacin treatment in ineffective with most of the treated animals succumbing to the infection. Herein we tested the efficacy of Doxycycline in our rabbit model and found it highly effective. To test whether the low efficacy of Ciprofloxacin is an example of low efficacy of all fluoroquinolones or only this substance, we treated rabbits that were inoculated intra cisterna magna (ICM) with Levofloxacin or Moxifloxacin. We found that in contrast to Ciprofloxacin, Levofloxacin and Moxifloxacin were highly efficient in treating lethal anthrax related meningitis in rabbits. We demonstrated (in naïve rabbits) that this deference probably results from variances in blood brain barrier (BBB) penetration of the different fluoroquinolones. The combined treatment of doxycycline and any one of the tested fluoroquinolones was highly effective in the rabbit CNS infection model. The combined treatment of doxycycline and levofloxacin was effective in inhalation rabbit model, as good as the doxycycline monotherapy. These findings imply that while Ciprofloxacin is highly effective as a post exposure prophylactic drug, using this drug to treat symptomatic patients should be reconsidered.

Abstract Bacillus anthracis overcomes host immune responses by producing capsule and secreting toxins. Production of these virulence factors in response to entering the host environment was shown to be regulated by atxA, the major virulence regulator, known to be activated by HCO 3 - and CO 2 . While toxin production is regulated directly by atxA, capsule production is independently mediated by two regulators; acpA and acpB. In addition, it was demonstrated that acpA has at least two promotors, one of them shared with atxA. We used a genetic approach to study capsule and toxin production under different conditions. Unlike previous works utilizing NBY-HCO 3 - medium under CO 2 enriched conditions, we used a sDMEM-based medium. Thus, toxin and capsule production can be induced in ambient or CO 2 enriched atmosphere. Using this system, we could differentiate between induction by 10% NRS, 10% CO 2 or 0.75% HCO 3 - . In response to high CO 2 , capsule production is induced by acpA in an atxA -independent manner, with little to no toxin (protective antigen PA) production. atxA is activated in response to serum independently of CO 2 , inducing toxin and capsule production in an acpA or acpB dependent manner. HCO 3 - was also found to activate atxA , but in non-physiological concentrations. Our findings may help explain the first stages of inhalational infection, in which spores germinating in dendritic cells require protection (by encapsulation) without affecting cell migration to the draining lymph-node by toxin secretion.

Abstract Severe manifestations of COVID-19 are mostly restricted to people with comorbidities. Here we report that induced mild pulmonary morbidities render SARS-CoV-2-refractive CD-1 mice to be susceptible to this virus. Specifically, SARS-CoV-2 infection after application of low-doses of the acute-lung-injury stimulants bleomycin or ricin caused a severe disease in CD-1 mice, manifested by sustained body weight loss and mortality rates of >50%. Further studies revealed markedly higher levels of viral RNA in the lungs, heart and serum of low-dose-ricin pretreated, as compared to non-pretreated mice. Notably, the deleterious effects of SARS-CoV-2 infection were effectively alleviated by passive transfer of polyclonal or monoclonal antibodies generated against SARS-CoV-2 RBD. Thus, viral cell entry in the sensitized mice seems to involve viral RBD binding, albeit by a mechanism other than the canonical ACE2-mediated uptake route. In summary, we present a novel mice-based animal model for the study of comorbidity-dependent severe COVID-19.