Summary The COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus remains a global public health crisis. Although widespread vaccination campaigns are underway, their efficacy is reduced against emerging variants of concern (VOCs) 1,2 . Development of host-directed therapeutics and prophylactics could limit such resistance and offer urgently needed protection against VOCs 3,4 . Attractive pharmacological targets to impede viral entry include type-II transmembrane serine proteases (TTSPs), such as TMPRSS2, whose essential role in the virus lifecycle is responsible for the cleavage and priming of the viral spike protein 5–7 . Here, we identify and characterize a small-molecule compound, N-0385, as the most potent inhibitor of TMPRSS2 reported to date. N-0385 exhibited low nanomolar potency and a selectivity index of >10 6 at inhibiting SARS-CoV-2 infection in human lung cells and in donor-derived colonoids 8 . Importantly, N-0385 acted as a broad-spectrum coronavirus inhibitor of two SARS-CoV-2 VOCs, B.1.1.7 and B.1.351. Strikingly, single daily intranasal administration of N-0385 early in infection significantly improved weight loss and clinical outcomes, and yielded 100% survival in the severe K18-human ACE2 transgenic mouse model of SARS-CoV-2 disease. This demonstrates that TTSP-mediated proteolytic maturation of spike is critical for SARS-CoV-2 infection in vivo and suggests that N-0385 provides a novel effective early treatment option against COVID-19 and emerging SARS-CoV-2 VOCs.

Abstract Impaired skeletal muscle stem cell (MuSC) function has long been suspected to contribute to the pathogenesis of muscular dystrophy (MD). Here we describe that defects in the endothelial cell (EC) compartment of the perivascular stem cell niche in three different types of MD are associated with inefficient mobilization of MuSCs following tissue damage. Using chemoinformatic analysis, we identified the 13 amino acid form of the peptidic hormone apelin (AP-13) as a candidate for systemic stimulation of skeletal muscle ECs. In dystrophic mice, administration of AP-13 generates a pro-myogenic EC-rich niche that supports MuSC function and markedly improves tissue regeneration, muscle strength, and physical performance. Moreover, we demonstrate that EC specific knockout of the AP-13 receptor leads to regenerative defects that phenocopy major pathological features of MD. Altogether, we provide in vivo proof-of-concept that enhancing endogenous repair by targeting the perivascular niche is a viable therapeutic avenue for MD and characterize AP-13 as a novel drug candidate for systemic treatment of stem cell dysfunction.

Inhibition of the CCL2/CCR2 chemokine signaling represents a promising avenue for the development of non-opioid pain treatment, particularly for painful bone metastases. To investigate the involvement of CCR2 in cancer-induced bone pain, we generated and characterized the functional activities of a novel cell-penetrating pepducin, namely PP101, acting as an intracellular negative allosteric modulator of CCR2. In vivo, PP101 was effective in relieving neuropathic and bone cancer pain. By targeting CCR2, PP101 reduced bone cancer pain by preventing infiltration of CD4+ and CD8+ T cells and by decreasing the neuroimmune communication network within the dorsal root ganglia. Importantly, reduced neuroinflammatory milieu in the dorsal root ganglia induced by PP101 did not result in deleterious tumor progression or behavioral adverse effects. Thus, targeting the neuroimmune crosstalk through allosteric inhibition of CCR2 may represent an effective and safe avenue for the management of bone cancer pain.

Abstract BACKGROUND Peripheral artery disease (PAD) is a major risk factor for lower-extremity amputation in diabetic patients caused by an insufficient angiogenic response. Unfortunately, therapeutic angiogenesis using growth factors, such as the vascular endothelial growth factor (VEGF), are ineffective in diabetic conditions due to diabetes-induced growth factor resistance. The apelinergic system (APJ receptor/apelin) is highly upregulated under hypoxic condition and acts as an activator of angiogenesis. Apelin treatment has been shown to improve revascularization in nondiabetic models of ischemia, however, its role on angiogenesis in diabetic conditions remains poorly investigated. Thus, this study explored the impact of Pyr-apelin-13 in endothelial cell function and diabetic mouse model of hindlimb ischemia. METHODS Nondiabetic and diabetic mice underwent femoral artery ligation to induce lower limb ischemia. A group of diabetic mice was implanted subcutaneously with osmotic pumps delivering Pyr-apelin-13 for 28 days. Blood flow reperfusion was measured for 4 weeks post-surgery and exercise willingness was assessed in individual cages with voluntary wheels. In vitro , BAECs were exposed to normal (NG) or high glucose (HG) levels and hypoxia. Cell migration, proliferation and tube formation assays were performed following either VEGF or Pyr-apelin-13 stimulation. RESULTS Following limb ischemia, blood flow reperfusion, functional recovery of the limb and vascular density were improved in diabetic mice receiving Pyr-apelin-13 compared to untreated diabetic mice. In cultured BAECs, exposure to HG concentrations and hypoxia reduced VEGF proangiogenic actions, whereas apelin proangiogenic effects remained unaltered. Pyr-apelin-13 induced its proangiogenic actions through Akt/AMPK/eNOS and RhoA/ROCK signaling pathways under both NG or HG concentrations and hypoxia exposure. CONCLUSIONS Pyr-apelin-13 promoted endothelial cell function and angiogenesis in the ischemic limb despite diabetes and HG level exposure. Therefore, our results identified the apelinergic system as a potential therapeutic target for angiogenic therapy in diabetic patients with PAD. Highlights Sustained delivery of Pyr-apelin-13 improves blood flow reperfusion, functional recovery of the hindlimb and capillary density in diabetic mice following ischemia. Unlike VEGF, signaling pathways and proangiogenic actions induced by apelin/APJ stimulation are not impaired by high glucose exposure. Despite the presence of tissue ischemia, diabetes reduces the expression of apelin and APJ in the ischemic adductor muscle, an effect overcome by apelin administration.

Targeting the CCL2/CCR2 chemokine axis has been shown to be effective at relieving pain in rodent models of inflammatory and neuropathic pain, therefore representing a promising avenue for the development of non-opioid analgesics. However, clinical trials targeting this receptor for inflammatory conditions and painful neuropathies have failed to meet expectations and have all been discontinued due to lack of efficacy. To overcome the poor selectivity of CCR2 chemokine receptor antagonists, we generated and characterized the function of intracellular cell-penetrating allosteric modulators targeting CCR2, namely pepducins. In vivo, chronic intrathecal administration of the CCR2-selective pepducin PP101 was effective in alleviating neuropathic and bone cancer pain. In the setting of bone metastases, we found that T cells infiltrate dorsal root ganglia (DRG) and induce long-lasting pain hypersensitivity. By acting on CCR2-expressing DRG neurons, PP101 attenuated the altered phenotype of sensory neurons as well as the neuroinflammatory milieu of DRGs, and reduced bone cancer pain by blocking CD4+ and CD8+ T cell infiltration. Notably, PP101 demonstrated its efficacy in targeting the neuropathic component of bone cancer pain, as evidenced by its anti-nociceptive effects in a model of chronic constriction injury of the sciatic nerve. Importantly, PP101-induced reduction of CCR2 signaling in DRGs did not result in deleterious tumor progression or adverse behavioral effects. Thus, targeting neuroimmune crosstalk through allosteric inhibition of CCR2 could represent an effective and safe avenue for the management of chronic pain.