Database search has led to the identification of a family of proteins, the pannexins, which share some structural features with the gap junction forming proteins of invertebrates and vertebrates. The function of these proteins has remained unclear so far. To test the possibility that pannexins underlie electrical communication in the brain, we have investigated their tissue distribution and functional properties. Here, we show that two of these genes, pannexin 1 (Px1) and Px2, are abundantly expressed in the CNS. In many neuronal cell populations, including hippocampus, olfactory bulb, cortex and cerebellum, there is coexpression of both pannexins, whereas in other brain regions, e.g., white matter, only Px1-positive cells were found. On expression in Xenopus oocytes, Px1, but not Px2 forms functional hemichannels. Coinjection of both pannexin RNAs results in hemichannels with functional properties that are different from those formed by Px1 only. In paired oocytes, Px1, alone and in combination with Px2, induces the formation of intercellular channels. The functional characteristics of homomeric Px1 versus heteromeric Px1/Px2 channels and the different expression patterns of Px1 and Px2 in the brain indicate that pannexins form cell type-specific gap junctions with distinct properties that may subserve different functions.

ABSTRACT The production of virus-like particles (VLPs) constitutes a relevant and safe model to study molecular determinants of virion egress. The minimal requirement for the assembly of VLPs for the coronavirus responsible for severe acute respiratory syndrome in humans (SARS-CoV) is still controversial. Recent studies have shown that SARS-CoV VLP formation depends on either M and E proteins or M and N proteins. Here we show that both E and N proteins must be coexpressed with M protein for the efficient production and release of VLPs by transfected Vero E6 cells. This suggests that the mechanism of SARS-CoV assembly differs from that of other studied coronaviruses, which only require M and E proteins for VLP formation. When coexpressed, the native envelope trimeric S glycoprotein is incorporated onto VLPs. Interestingly, when a fluorescent protein tag is added to the C-terminal end of N or S protein, but not M protein, the chimeric viral proteins can be assembled within VLPs and allow visualization of VLP production and trafficking in living cells by state-of-the-art imaging technologies. Fluorescent VLPs will be used further to investigate the role of cellular machineries during SARS-CoV egress.

Abstract Several new findings have emphasized the role of neuron‐specific gap junction proteins (connexins) and electrical synapses in processing sensory information and in synchronizing the activity of neuronal networks. We have recently shown that pannexins constitute an additional family of proteins that can form gap junction channels in a heterologous expression system and are also widely expressed in distinct neuronal populations in the brain, where they may represent a novel class of electrical synapses. In this study, we have exploited the hemichannel‐forming properties of pannexins to investigate their sensitivity to well‐known connexin blockers. By combining biochemical and electrophysiological approaches, we report here further evidence for the interaction of pannexin1 (Px1) with Px2 and demonstrate that the pharmacological sensitivity of heteromeric Px1/Px2 is similar to that of homomeric Px1 channels. In contrast to most connexins, both Px1 and Px1/Px2 hemichannels were not gated by external Ca 2+ . In addition, they exhibited a remarkable sensitivity to blockade by carbenoxolone (with an IC 50 of ∼5 μ m ), whereas flufenamic acid exerted only a modest inhibitory effect. The opposite was true in the case of connexin46 (Cx46), thus indicating that gap junction blockers are able to selectively modulate pannexin and connexin channels.

ABSTRACT Public health measures successfully contained outbreaks of the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) infection. However, the precursor of the SARS-CoV remains in its natural bat reservoir, and reemergence of a human-adapted SARS-like coronavirus remains a plausible public health concern. Vaccination is a major strategy for containing resurgence of SARS in humans, and a number of vaccine candidates have been tested in experimental animal models. We previously reported that antibody elicited by a SARS-CoV vaccine candidate based on recombinant full-length Spike-protein trimers potentiated infection of human B cell lines despite eliciting in vivo a neutralizing and protective immune response in rodents. These observations prompted us to investigate the mechanisms underlying antibody-dependent enhancement (ADE) of SARS-CoV infection in vitro . We demonstrate here that anti-Spike immune serum, while inhibiting viral entry in a permissive cell line, potentiated infection of immune cells by SARS-CoV Spike-pseudotyped lentiviral particles, as well as replication-competent SARS coronavirus. Antibody-mediated infection was dependent on Fcγ receptor II but did not use the endosomal/lysosomal pathway utilized by angiotensin I converting enzyme 2 (ACE2), the accepted receptor for SARS-CoV. This suggests that ADE of SARS-CoV utilizes a novel cell entry mechanism into immune cells. Different SARS vaccine candidates elicit sera that differ in their capacity to induce ADE in immune cells despite their comparable potency to neutralize infection in ACE2-bearing cells. Our results suggest a novel mechanism by which SARS-CoV can enter target cells and illustrate the potential pitfalls associated with immunization against it. These findings should prompt further investigations into SARS pathogenesis.

Public health risks associated to infection by human coronaviruses remain considerable and vaccination is a key option for preventing the resurgence of severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV). We have previously reported that antibodies elicited by a SARS-CoV vaccine candidate based on recombinant, full-length SARS-CoV Spike-protein trimers, trigger infection of immune cell lines. These observations prompted us to investigate the molecular mechanisms and responses to antibody-mediated infection in human macrophages. We have used primary human immune cells to evaluate their susceptibility to infection by SARS-CoV in the presence of anti-Spike antibodies. Fluorescence microscopy and real-time quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) were utilized to assess occurrence and consequences of infection. To gain insight into the underlying molecular mechanism, we performed mutational analysis with a series of truncated and chimeric constructs of fragment crystallizable γ receptors (FcγR), which bind antibody-coated pathogens. We show here that anti-Spike immune serum increased infection of human monocyte-derived macrophages by replication-competent SARS-CoV as well as Spike-pseudotyped lentiviral particles (SARS-CoVpp). Macrophages infected with SARS-CoV, however, did not support productive replication of the virus. Purified anti-viral IgGs, but not other soluble factor(s) from heat-inactivated mouse immune serum, were sufficient to enhance infection. Antibody-mediated infection was dependent on signaling-competent members of the human FcγRII family, which were shown to confer susceptibility to otherwise naïve ST486 cells, as binding of immune complexes to cell surface FcγRII was necessary but not sufficient to trigger antibody-dependent enhancement (ADE) of infection. Furthermore, only FcγRII with intact cytoplasmic signaling domains were competent to sustain ADE of SARS-CoVpp infection, thus providing additional information on the role of downstream signaling by FcγRII. These results demonstrate that human macrophages can be infected by SARS-CoV as a result of IgG-mediated ADE and indicate that this infection route requires signaling pathways activated downstream of binding to FcγRII receptors.

Humans display substantial interindividual clinical variability after SARS-CoV-2 infection1-3, the genetic and immunological basis of which has begun to be deciphered4. However, the extent and drivers of population differences in immune responses to SARS-CoV-2 remain unclear. Here we report single-cell RNA-sequencing data for peripheral blood mononuclear cells-from 222 healthy donors of diverse ancestries-that were stimulated with SARS-CoV-2 or influenza A virus. We show that SARS-CoV-2 induces weaker, but more heterogeneous, interferon-stimulated gene activity compared with influenza A virus, and a unique pro-inflammatory signature in myeloid cells. Transcriptional responses to viruses display marked population differences, primarily driven by changes in cell abundance including increased lymphoid differentiation associated with latent cytomegalovirus infection. Expression quantitative trait loci and mediation analyses reveal a broad effect of cell composition on population disparities in immune responses, with genetic variants exerting a strong effect on specific loci. Furthermore, we show that natural selection has increased population differences in immune responses, particularly for variants associated with SARS-CoV-2 response in East Asians, and document the cellular and molecular mechanisms by which Neanderthal introgression has altered immune functions, such as the response of myeloid cells to viruses. Finally, colocalization and transcriptome-wide association analyses reveal an overlap between the genetic basis of immune responses to SARS-CoV-2 and COVID-19 severity, providing insights into the factors contributing to current disparities in COVID-19 risk.

Abstract Amino acid substitutions and deletions in Spike protein of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants can reduce the effectiveness of monoclonal antibodies (mAbs). In contrast, heterologous polyclonal antibodies raised against S protein, through the recognition of multiple target epitopes, have the potential to maintain neutralization capacities. XAV-19 is a swine glyco-humanized polyclonal neutralizing antibody raised against the receptor binding domain (RBD) of the Wuhan-Hu-1 Spike protein of SARS-CoV-2. XAV-19 target epitopes were found distributed all over the RBD and particularly cover the receptor binding motives (RBM), in direct contact sites with the Angiotensin Converting Enzyme-2 (ACE-2). Therefore, in Spike/ACE2 interaction assays, XAV-19 showed potent neutralization capacities of the original Wuhan Spike and of the United Kingdom (Alpha/B.1.1.7) and South African (Beta/B.1.351) variants. These results were confirmed by cytopathogenic assays using Vero E6 and live virus variants including the Brazil (Gamma/P.1) and the Indian (Delta/B.1.617.2) variants. In a selective pressure study with the Beta strain on Vero E6 cells conducted over 1 month, no mutation was associated with addition of increasing doses XAV-19. The potential to reduce viral load in lungs was confirmed in a human ACE2 transduced mouse model. XAV-19 is currently evaluated in patients hospitalized for COVID-19-induced moderate pneumonia in a phase 2a-2b ( NCT04453384 ) where safety was already demonstrated and in an ongoing 2/3 trial ( NCT04928430 ) to evaluate the efficacy and safety of XAV-19 in patients with moderate-to-severe COVID-19. Owing to its polyclonal nature and its glyco-humanization, XAV-19 may provide a novel safe and effective therapeutic tool to mitigate the severity of coronavirus disease 2019 (Covid-19) including the different variants of concern identified so far.

Abstract Perfusion of convalescent plasma (CP) has demonstrated a potential to improve the pneumonia induced by SARS-CoV-2, but procurement and standardization of CP are barriers to its wide usage. Many monoclonal antibodies (mAbs) have been developed but appear insufficient to neutralize SARS-CoV-2 unless two or three of them are being combined. Therefore, heterologous polyclonal antibodies of animal origin, that have been used for decades to fight against infectious agents might represent a highly efficient alternative to the use of CP or mAbs in COVID-19 by targeting multiple antigen epitopes. However, conventional heterologous polyclonal antibodies trigger human natural xenogeneic antibody responses particularly directed against animal-type carbohydrate epitopes, mainly the N-glycolyl form of the neuraminic acid (Neu5Gc) and the Gal α1,3-galactose (αGal), ultimately forming immune complexes and potentially leading to serum sickness or allergy. To circumvent these drawbacks, we engineered animals lacking the genes coding for the cytidine monophosphate-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) and α1,3-galactosyl-transferase (GGTA1) enzymes to produce glyco-humanized polyclonal antibodies (GH-pAb) lacking Neu5Gc and α-Gal epitopes. We found that pig IgG Fc domains fail to interact with human Fc receptors and thereby should confer the safety advantage to avoiding macrophage dependent exacerbated inflammatory responses, a drawback possibly associated with antibody responses against SARS-CoV-2 or to avoiding a possible antibody-dependent enhancement (ADE). Therefore, we immunized CMAH/GGTA1 double knockout (DKO) pigs with the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain (RBD) to elicit neutralizing antibodies. Animals rapidly developed a hyperimmune response with anti-SARS-CoV-2 end-titers binding dilutions over one to a million and end-titers neutralizing dilutions of 1:10,000. The IgG fraction purified and formulated following clinical Good Manufacturing Practices, named XAV-19, neutralized Spike/angiotensin converting enzyme-2 (ACE-2) interaction at a concentration < 1μg/mL and inhibited infection of human cells by SARS-CoV-2 in cytopathic assays. These data and the accumulating safety advantages of using glyco-humanized swine antibodies in humans warranted clinical assessment of XAV-19 to fight against COVID-19.

Abstract Humans display vast clinical variability upon SARS-CoV-2 infection 1–3 , partly due to genetic and immunological factors 4 . However, the magnitude of population differences in immune responses to SARS-CoV-2 and the mechanisms underlying such variation remain unknown. Here we report single-cell RNA-sequencing data for peripheral blood mononuclear cells from 222 healthy donors of various ancestries stimulated with SARS-CoV-2 or influenza A virus. We show that SARS-CoV-2 induces a weaker, but more heterogeneous interferon-stimulated gene activity than influenza A virus, and a unique pro-inflammatory signature in myeloid cells. We observe marked population differences in transcriptional responses to viral exposure that reflect environmentally induced cellular heterogeneity, as illustrated by higher rates of cytomegalovirus infection, affecting lymphoid cells, in African-descent individuals. Expression quantitative trait loci and mediation analyses reveal a broad effect of cell proportions on population differences in immune responses, with genetic variants having a narrower but stronger effect on specific loci. Additionally, natural selection has increased immune response differentiation across populations, particularly for variants associated with SARS-CoV-2 responses in East Asians. We document the cellular and molecular mechanisms through which Neanderthal introgression has altered immune functions, such as its impact on the myeloid response in Europeans. Finally, colocalization analyses reveal an overlap between the genetic architecture of immune responses to SARS-CoV-2 and COVID-19 severity. Collectively, these findings suggest that adaptive evolution targeting immunity has also contributed to current disparities in COVID-19 risk.