Abstract The newly emerged and rapidly spreading SARS-CoV-2 causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). To facilitate a deeper understanding of the viral biology we developed a capture sequencing methodology to generate SARS-CoV-2 genomic and transcriptome sequences from infected patients. We utilized an oligonucleotide probe-set representing the full-length genome to obtain both genomic and transcriptome (subgenomic open reading frames [ORFs]) sequences from 45 SARS-CoV-2 clinical samples with varying viral titers. For samples with higher viral loads (cycle threshold value under 33, based on the CDC qPCR assay) complete genomes were generated. Analysis of junction reads revealed regions of differential transcriptional activity and provided evidence of expression of ORF10. Heterogeneous allelic frequencies along the 20kb ORF1ab gene suggested the presence of a defective interfering viral RNA species subpopulation in one sample. The associated workflow is straightforward, and hybridization-based capture offers an effective and scalable approach for sequencing SARS-CoV-2 from patient samples.

ABSTRACT Respiratory syncytial virus (RSV) is a leading cause of pediatric acute respiratory infection worldwide. There are currently no approved vaccines or antivirals to combat RSV disease. A few transformed cell lines and two historic strains have been extensively used to study RSV. Here we report a thorough molecular and cell biological characterization of HEp-2 and A549 cells infected with four strains of RSV representing both major subgroups as well as historic and more contemporaneous genotypes -- [RSV/A/Tracy (GA1), RSV/A/Ontario (ON), RSV/B/18537 (GB1), RSV/B/Buenos Aires (BA)] -- via measurements of viral replication kinetics and viral gene expression, immunofluorescence-based imaging of gross cellular morphology and cell-associated RSV, and measurements of host response including transcriptional changes and levels of secreted cytokines and growth factors. Our findings strongly suggest 1) the existence of a conserved difference in gene expression between RSV subgroups A and B; 2) the A549 cell line is a more stringent and natural host of replicating RSV than the HEp-2 cell line; and 3) consistent with previous studies, determining the full effects of viral genetic variation in RSV pathogenesis requires model systems as tractable as transformed cell lines but better representative of the human host. IMPORTANCE Infection with respiratory syncytial virus (RSV) early in life is essentially guaranteed and can lead to severe disease. In vitro data from two historic RSV/A strains and two cell lines, HEp-2 and A549, constitute most of our knowledge; but RSV contains ample variation from two evolving subgroups (A and B) showing recent convergent evolution. Here we measure viral action and host response in HEp-2 and A549 cells infected with four RSV strains from both subgroups and representing both historic and more contemporaneous strains. We discover a subgroup-dependent difference in viral gene expression and find A549 cells are more potently antiviral and more sensitive, albeit subtly, to viral variation. Our findings reveal important differences between RSV subgroups and two widely used cell lines and provide baseline data for experiments with model systems better representative of natural RSV infection.

Respiratory syncytial virus (RSV) is a common cause of respiratory infections, causing significant morbidity and mortality, especially in young children. Why RSV infection in children is more severe as compared to healthy adults is not fully understood. In the present study, we infect both pediatric and adult human nose organoid-air liquid interface (HNO-ALIs) cell lines with two contemporary RSV isolates and demonstrate how they differ in virus replication, induction of the epithelial cytokine response, cell injury, and remodeling. Pediatric HNO-ALIs were more susceptible to early RSV replication, elicited a greater overall cytokine response, demonstrated enhanced mucous production, and manifested greater cellular damage compared to their adult counterparts. Adult HNO-ALIs displayed enhanced mucus production and robust cytokine response that was well controlled by superior regulatory cytokine response and possibly resulted in lower cellular damage than in pediatric lines. Taken together, our data suggest substantial differences in how pediatric and adult upper respiratory tract epithelium responds to RSV infection. These differences in epithelial cellular response can lead to poor mucociliary clearance and predispose infants to a worse respiratory outcome of RSV infection.

Abstract Microbiomes populate the border between humans and their environment. Whether the microbiome can be leveraged to gain information on human interaction with museum objects is unclear. To answer this question, museum objects varying in material and size from two museums, the Museum für Naturkunde and the Pergamonmuseum in Berlin, Germany, which forms part of UNESCO World Heritage since 1999, were defined. In total 126 samples of natural and cultural heritage objects were taken with sterile nylon flocked swabs and subsequently subjected to 16S rRNA amplicon sequencing. By comparing the microbial composition of touched and untouched mollusc and fossil natural heritage objects we derived a robust microbial touch signature characterized by increased abundance of microbes known to be present in human skin. Application of this touch signature to cultural heritage objects from the Pergamonmuseum revealed areas of differential exposure to human contact on the Ishtar gate and Sam’al gate lions. Moreover, we were able to distinguish museum objects and personal office items touched by two different individuals with high sensitivity. Our results demonstrate that the microbial composition of museum objects gives insight into the degree of exposure to human contact, which is an important parameter for conservation and heritage science, and possibly provenance research.

Abstract The newly emerged and rapidly spreading SARS-CoV-2 causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). To facilitate a deeper understanding of the viral biology we developed a capture sequencing methodology to generate SARS-CoV-2 genomic and transcriptome sequences from infected patients. We utilized an oligonucleotide probe-set representing the full-length genome to obtain both genomic and transcriptome (subgenomic open reading frames [ORFs]) sequences from 45 SARS-CoV-2 clinical samples with varying viral titers. For samples with higher viral loads (cycle threshold value under 33, based on the CDC qPCR assay) complete genomes were generated. Analysis of junction reads revealed regions of differential transcriptional activity and provided evidence of expression of ORF10. Heterogeneous allelic frequencies along the 20kb ORF1ab gene suggested the presence of a defective interfering viral RNA species subpopulation in one sample. The associated workflow is straightforward, and hybridization-based capture offers an effective and scalable approach for sequencing SARS-CoV-2 from patient samples.

Abstract Every viral infection entails an evolving population of viral genomes. High-throughput sequencing technologies can be used to characterize such populations, but to date there are few published examples of such work. In addition, mixed sequencing data are sometimes used to infer properties of infecting genomes without discriminating between genome-derived reads and reads from the much more abundant, in the case of a typical active viral infection, transcripts. Here we apply capture probe-based short read high-throughput sequencing to nasal wash samples taken from a previously described group of adult hematopoietic cell transplant (HCT) recipients naturally infected with respiratory syncytial virus (RSV). We separately analyzed reads from genomes and transcripts for the levels and distribution of genetic variation by calculating per position Shannon entropies. Our analysis reveals a low level of genetic variation within the RSV infections analyzed here, but with interesting differences between genomes and transcripts in 1) average per sample Shannon entropies; 2) the genomic distribution of variation ‘hotspots’; and 3) the genomic distribution of hotspots encoding alternative amino acids. In all, our results suggest the importance of separately analyzing reads from genomes and transcripts when interpreting high-throughput sequencing data for insight into intra-host viral genome replication, expression, and evolution.