Abstract Severe cases of COVID-19 present with hypercoagulopathies and systemic endothelialitis of the lung microvasculature. The dynamics of vascular damage, and whether it is a direct consequence of endothelial infection or an indirect consequence of immune cell mediated cytokine storms is unknown. This is in part because in vitro models are typically epithelial cell monocultures or fail to recapitulate vascular physiology. We use a vascularised lung-on-chip model where, consistent with monoculture reports, low numbers of SARS-CoV-2 virions are released apically from alveolar epithelial cells. However, rapid infection of the underlying endothelial layer leads to the generation of clusters of endothelial cells with low or no CD31 expression, a progressive loss of endothelial barrier integrity, and a pro-coagulatory microenvironment. These morphological changes do not occur if these cells are exposed to the virus apically. Viral RNA persists in individual cells, which generates a response that is skewed towards NF-KB mediated inflammation, is typified by IL-6 secretion even in the absence of immune cells, and is transient in epithelial cells but persistent in endothelial cells. Perfusion with Tocilizumab, an inhibitor of trans IL-6 signalling slows the loss of barrier integrity but does not prevent the formation of endothelial cell clusters with reduced CD31 expression. SARS-CoV-2 mediated endothelial cell damage occurs despite a lack of rapid viral replication, in a cell-type specific manner and independently of immune-cell mediated cytokine storms, whose effect would only exacerbate the damage.

Abstract In Alzheimer’s disease (AD), Amyloid-beta (Aβ) oligomers are considered an appealing therapeutic- and diagnostic target. However, to date, the molecular mechanisms associated with the pathological accumulation or structure of Aβ oligomers remains an enigma to the scientific community. Here we demonstrate the strong seeding properties of unique Aβ fragment signatures and show that the truncated Aβ peptides of residues Aβ1-23, Aβ1-24 and Aβ1-25, rapidly seed to form small, SDS-PAGE stable assemblies of ∼5kDa to ∼14kDa molecular mass range. Mass spectrometry analysis of SDS-PAGE fractionated and gel extracted oligomers revealed that the truncated Aβ isoforms of residues 1-23 to 1-25 form stable entities with low molecular weight (LMW) oligomers, which strongly resemble the regularly reported Aβ entities of putative dimeric or trimeric assemblies found in human post-mortem AD and Tg mouse brain extracts. Furthermore, electrophysiological recordings in the mouse hippocampus indicate that LMW Aβ assemblies formed by fragments Aβ1-23 to Aβ1-25 significantly impair long-term-potentiation (LTP) in the absence of full-length Aβ1-42. Extensive antibody screening highlights the important observation, that the LMW Aβ assemblies formed by these truncated Aβ peptides escape immuno-detection using conventional, conformation specific antibodies but, more importantly, the clinical antibody aducanumab. Our novel findings suggest that there are new Aβ target “loopholes” which can be exploited for the development of therapeutic antibodies with binding properties against stable target hotspots present in Aβ oligomers. We provide here a first example of a new class of monoclonal antibody with unique binding properties against LMW Aβ oligomers, in the absence of binding to large fibrillar Aβ assemblies, or dense amyloid plaques. Our research supports a novel, unparalleled approach for targeting early, pathological Aβ species during the insidious phase of AD and prior to the appearance of large oligomeric or protofibrilar assemblies.

Abstract Whiskers (vibrissae) are miniaturized organs that are designed for tactile sensing. Extremely conserved among mammals, they underwent a reduction in primates and disappeared in the human lineage. Furthermore, whiskers are highly innervated and their mechanoceptors signal to the primary somatosensory cortex, where a column of neurons called “barrel” represents each of them. This structure, known as barrel cortex, occupies a large portion of the somatosensory cortex of the rodent brain. Strikingly, Prdm1 conditional knockout mice are one of the rare transgenic strains that do not develop whisker hair follicles while still displaying a pelage (Robertson et al. 2007). Here we show that Prdm1 is expressed early on during whisker development, more precisely in clusters of mesenchymal cells before placode formation. Its conditional knockout leads to the loss of expression of Bmp2, Shh, Bmp4, Krt17, Edar, Gli1 though leaving the β-catenin driven first dermal signal intact. Furthermore, we prove that Prdm1 expressing cells not only act as a signaling center but also as a multipotent progenitor population contributing to the formation of the dermal papilla, dermal sheath and pericytes of the vascular sinuses of vibrissae. We confirm by genetic ablation experiments that the absence of motile vibrissae (macro vibrissae) formation reverberates on the organization of nerve wiring in the mystacial pads and organization of the barrel cortex. We prove that Lef1 acts upstream of Prdm1 and identify a potential enhancer (named Leaf) that might be involved in the evolutionary process that led to the progressive reduction of snout size and vibrissae in primates.