Abstract Children typically experience more mild symptoms of COVID-19 when compared to adults. There is a strong body of evidence that children are also less susceptible to SARS-CoV-2 infection with the ancestral viral isolate. However, the emergence of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) has been associated with an increased number of pediatric infections. Whether this is the result of widespread adult vaccination or fundamental changes in the biology of SARS-CoV-2 remains to be determined. Here, we use primary nasal epithelial cells from children and adults, differentiated at an air-liquid interface to show that the ancestral SARS-CoV-2 replicates to significantly lower titers in the nasal epithelial cells of children compared to those of adults. This was associated with a heightened antiviral response to SARS-CoV-2 in the nasal epithelial cells of children. Importantly, the Delta variant also replicated to significantly lower titres in the nasal epithelial cells of children. This trend was markedly less pronounced in the case of Omicron. It is also striking to note that, at least in terms of viral RNA, Omicron replicated better in pediatric NECs compared to both Delta and the ancestral virus. Taken together, these data show that the nasal epithelium of children supports lower infection and replication of ancestral SARS-CoV-2, although this may be changing as the virus evolves.

ABSTRACT Objectives Thrombotic and microvascular complications are frequently seen in deceased COVID-19 patients. However, whether this is caused by direct viral infection of the endothelium or inflammation-induced endothelial activation remains highly contentious. Methods Here, we use patient autopsy samples, primary human endothelial cells and an in vitro model of the pulmonary epithelial-endothelial cell barrier to show that primary human endothelial cells express very low levels the SARS-CoV-2 receptor ACE2 and the protease TMPRSS2. Results Accordingly, endothelial cells can only be infected when SARS-CoV-2 is present at very high concentrations. However, this is not a productive infection (i.e. no infectious virus is produced) and viral entry induces an inflammatory response. We also show that SARS-CoV-2 does not infect endothelial cells in 3D vessels under flow conditions. We further demonstrate that in a co-culture model endothelial cells are not infected with SARS-CoV-2. They do however sense and respond to infection in the adjacent epithelial cells, increasing ICAM-1 expression and releasing pro-inflammatory cytokines. Conclusions Taken together, these data suggest that in vivo , endothelial cells are unlikely to be infected with SARS-CoV-2 and that infection is only likely to occur if the adjacent pulmonary epithelium is denuded (basolateral infection) or a high viral load is present in the blood (apical infection). In such a scenario, whilst SARS-CoV-2 infection of the endothelium can occur, it does not contribute to viral amplification. However, endothelial cells are still likely to play a key role in SARS-CoV-2 pathogenesis by sensing adjacent infection and mounting a pro-inflammatory response to SARS-CoV-2.

Abstract Macrophages are key cellular contributors to COVID-19 pathogenesis. Whether SARS-CoV-2 can enter macrophages, replicate and release new viral progeny remains controversial. Similarly, whether macrophages need to sense replicating virus to drive cytokine release is also unclear. Macrophages are heterogeneous cells poised to respond to their local microenvironment, and accordingly, the SARS-CoV-2 entry receptor ACE2 is only present on a subset of macrophages at sites of human infection. Here, we use in vitro approaches to investigate how SARS-CoV-2 interacts with ACE2-negative and ACE2-positive human macrophages and determine how these macrophage populations sense and respond to SARS-CoV-2. We show that SARS-CoV-2 does not replicate within ACE2-negative human macrophages and does not induce pro-inflammatory cytokine expression. By contrast, ACE2 expression in human macrophages permits SARS-CoV-2 entry, replication, and virion release. ACE2-expressing macrophages sense replicating virus to trigger pro-inflammatory and anti-viral programs that limit virus release. These combined findings resolve several controversies regarding macrophage-SARS-CoV-2 interactions and identify a signaling circuit by which macrophages sense SARS-CoV-2 cell entry and respond by restricting viral replication. One sentence summary Lack of macrophage ACE2 expression precludes SARS-CoV-2 entry and sensing, while ACE2-expressing macrophages sense intramacrophage SARS-CoV-2 replication to induce rapid anti-viral responses that limit new virion release.

Host-acting compounds are emerging as potential alternatives to combat antibiotic resistance. Here, we show that bosutinib, an FDA-approved chemotherapeutic for treating chronic myelogenous leukemia, does not possess any antibiotic activity but enhances macrophage responses to bacterial infection. In vitro, bosutinib stimulates murine and human macrophages to kill bacteria more effectively. In a murine wound infection with vancomycin-resistant Enterococcus faecalis, a single intraperitoneal bosutinib injection or multiple topical applications on the wound reduces bacterial load by approximately 10-fold, which is abolished by macrophage depletion. Mechanistically, bosutinib stimulates macrophage phagocytosis of bacteria by upregulating surface expression of bacterial uptake markers Dectin-1 and CD14 and promoting actin remodelling. Bosutinib also stimulates bacterial killing by elevating the intracellular levels of reactive oxygen species. Moreover, bosutinib drives NF-kB activation which protects infected macrophages from dying. Other Src kinase inhibitors such as DMAT and Tirbanibulin also upregulate expression of bacterial uptake markers in macrophages and enhance intracellular bacterial killing. Finally, co-treatment with bosutinib and mitoxantrone, another chemotherapeutic in clinical use, results in an additive effect on bacterial clearance in vitro and in vivo. These results show that bosutinib stimulates macrophage clearance of bacterial infection through multiple mechanisms and could be used to boost host innate immunity to combat drug-resistant bacterial infections.