ABSTRACT Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a recent global pandemic. It is a deadly human viral disease, caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), with a high rate of infection, morbidity and mortality. Therefore, there is a great urgency to develop new therapies to control, treat and prevent this disease. Endogenous microRNAs (miRNAs, miRs) of the viral host are key molecules in preventing viral entry and replication, and building an antiviral cellular defense. Here, we have analyzed the role of miR-155, one of the most powerful drivers of host antiviral responses including immune and inflammatory responses, in the pathogenicity of SARS-CoV-2 infection. Subsequently, we have analyzed the potency of anti-miR-155 therapy in a COVID-19 mouse model (mice transgenic for human angiotensin I-converting enzyme 2 receptor (tg-mice hACE2)). We report for the first time that miR-155 expression is elevated in COVID-19 patients. Further, our data indicate that the viral load as well as miR-155 levels are higher in male relative to female patients. Moreover, we find that the delivery of anti-miR-155 to SARS-CoV-2-infected tg-mice hACE2 effectively suppresses miR-155 expression, and leads to improved survival and clinical scores. Importantly, anti-miR-155-treated tg-mice hACE2 infected with SARS-CoV-2 not only exhibit reduced levels of pro-inflammatory cytokines, but also have increased anti-viral and anti-inflammatory cytokine responses in the lungs. Thus, our study suggests anti-miR-155 as a novel therapy for mitigating the lung cytokine storm induced by SARS-CoV-2 infection.

The hypothalamus, composed of several nuclei, is essential for maintaining our body's homeostasis. The arcuate nucleus (ARC), located in the mediobasal hypothalamus, contains neuronal populations with eminent roles in energy and glucose homeostasis as well as reproduction. These neuronal populations are of great interest for translational research. To fulfill this promise, we used a robotic cell culture platform to provide a scalable and chemically defined approach for differentiating human pluripotent stem cells (hPSCs) into pro-opiomelanocortin (POMC), somatostatin (SST), tyrosine hydroxylase (TH) and gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neuronal subpopulations with an ARC-like signature. This robust approach is reproducible across several distinct hPSC lines and exhibits a stepwise induction of key ventral diencephalon and ARC markers in transcriptomic profiling experiments. This is further corroborated by direct comparison to human fetal hypothalamus, and the enriched expression of genes implicated in obesity and type 2 diabetes (T2D). Genome-wide chromatin accessibility profiling by ATAC-seq identified accessible regulatory regions that can be utilized to predict candidate enhancers related to metabolic disorders and hypothalamic development. In depth molecular, cellular, and functional experiments unveiled the responsiveness of the hPSC-derived hypothalamic neurons to hormonal stimuli, such as insulin, neuropeptides including kisspeptin, and incretin mimetic drugs such as Exendin-4, highlighting their potential utility as physiologically relevant cellular models for disease studies. In addition, differential glucose and insulin treatments uncovered adaptability within the generated ARC neurons in the dynamic regulation of POMC and insulin receptors. In summary, the establishment of this model represents a novel, chemically defined, and scalable platform for manufacturing large numbers of hypothalamic arcuate neurons and serves as a valuable resource for modeling metabolic and reproductive disorders.