A common approach to understanding neurodegenerative disease is comparing gene expression in diseased versus healthy tissues. We illustrate that expression profiles derived from whole tissue RNA highly reflect the degenerating tissues' altered cellular composition, not necessarily transcriptional regulation. To accurately understand transcriptional changes that accompany neuropathology, we acutely purify neurons, astrocytes and microglia from single adult mouse brains and analyse their transcriptomes by RNA sequencing. Using peripheral endotoxemia to establish the method, we reveal highly specific transcriptional responses and altered RNA processing in each cell type, with Tnfr1 required for the astrocytic response. Extending the method to an Alzheimer's disease model, we confirm that transcriptomic changes observed in whole tissue are driven primarily by cell type composition, not transcriptional regulation, and identify hundreds of cell type-specific changes undetected in whole tissue RNA. Applying similar methods to additional models and patient tissues will transform our understanding of aberrant gene expression in neurological disease.

The gut is a major reservoir for human immunodeficiency virus (HIV) in patients receiving antiretroviral therapy (ART). We hypothesized that distinct immune environments within the gut may support varying levels of HIV.In 8 HIV-1-positive adults who were receiving ART and had CD4(+) T cell counts of >200 cells/μL and plasma viral loads of <40 copies/mL, levels of HIV and T cell activation were measured in blood samples and endoscopic biopsy specimens from the duodenum, ileum, ascending colon, and rectum.HIV DNA and RNA levels per CD4(+) T cell were higher in all 4 gut sites compared with those in the blood. HIV DNA levels increased from the duodenum to the rectum, whereas the median HIV RNA level peaked in the ileum. HIV DNA levels correlated positively with T cell activation markers in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) but negatively with T cell activation markers in the gut. Multiply spliced RNA was infrequently detected in gut, and ratios of unspliced RNA to DNA were lower in the colon and rectum than in PBMCs, which reflects paradoxically low HIV transcription, given the higher level of T cell activation in the gut.HIV DNA and RNA are both concentrated in the gut, but the inverse relationship between HIV DNA levels and T cell activation in the gut and the paradoxically low levels of HIV expression in the large bowel suggest that different processes drive HIV persistence in the blood and gut.ClinicalTrials.gov identifier: NCT00884793 (PLUS1).

The source and dynamics of persistent HIV-1 during long-term combinational antiretroviral therapy (cART) are critical to understanding the barriers to curing HIV-1 infection. To address this issue, we isolated and genetically characterized HIV-1 DNA from naïve and memory T cells from peripheral blood and gut-associated lymphoid tissue (GALT) from eight patients after 4-12 y of suppressive cART. Our detailed analysis of these eight patients indicates that persistent HIV-1 in peripheral blood and GALT is found primarily in memory CD4(+) T cells [CD45RO(+)/CD27((+/-))]. The HIV-1 infection frequency of CD4(+) T cells from peripheral blood and GALT was higher in patients who initiated treatment during chronic compared with acute/early infection, indicating that early initiation of therapy results in lower HIV-1 reservoir size in blood and gut. Phylogenetic analysis revealed an HIV-1 genetic change between RNA sequences isolated before initiation of cART and intracellular HIV-1 sequences from the T-cell subsets after 4-12 y of suppressive cART in four of the eight patients. However, evolutionary rate analyses estimated no greater than three nucleotide substitutions per gene region analyzed during all of the 4-12 y of suppressive therapy. We also identified a clearly replication-incompetent viral sequence in multiple memory T cells in one patient, strongly supporting asynchronous cell replication of a cell containing integrated HIV-1 DNA as the source. This study indicates that persistence of a remarkably stable population of infected memory cells will be the primary barrier to a cure, and, with little evidence of viral replication, this population could be maintained by homeostatic cell proliferation or other processes.

Background: The immune response dynamics in COVID-19 patients remain a subject of intense investigation due to their implications for disease severity and treatment outcomes. We examined changes in leukocyte levels, eosinophil activity, and cytokine profiles in patients hospitalized with COVID-19. Methods: Serum samples were collected within the first 10 days of hospitalization/confirmed infection and analyzed for eosinophil granule proteins (EGP) and cytokines. Information from medical records including comorbidities, clinical symptoms, medications, and complete blood counts were collected at the time of admission, during hospitalization and at follow up approximately 3 months later. Results: Serum levels of eotaxin, type 1 and type 2 cytokines, and alarmin cytokines were elevated in COVID-19 patients, highlighting the heightened immune response (p < 0.05). However, COVID-19 patients exhibited lower levels of eosinophils and eosinophil degranulation products compared to hospitalized controls (p < 0.05). Leukocyte counts increased consistently from admission to follow-up, indicative of recovery. Conclusion: Attenuated eosinophil activity alongside elevated chemokine and cytokine levels during active infection, highlights the complex interplay of immune mediators in the pathogenesis COVID-19 and underscores the need for further investigation into immune biomarkers and treatment strategies.

Background Benralizumab induces rapid and near-complete depletion of eosinophils from blood and lung tissue. We investigated whether benralizumab could attenuate the allergen-induced late asthmatic response (LAR) in participants with allergic asthma. Methods Participants with allergic asthma who demonstrated increased sputum eosinophils and LAR at screening were randomised to benralizumab 30 mg or matched placebo given every 4 weeks for 8 weeks (3 doses). Allergen challenges were performed at weeks 9 and 12 when blood, sputum, bone marrow and bronchial tissue eosinophils and LAR were assessed. Results 46 participants (mean age 30.9 years) were randomised to benralizumab (n=23) or placebo (n=23). Eosinophils were significantly reduced in the benralizumab group compared with placebo in blood at 4 weeks and sputum and bone marrow at 9 weeks after treatment initiation. At 7 h after an allergen challenge at week 9, sputum eosinophilia was significantly attenuated in the benralizumab group compared to placebo (least squares mean difference −5.81%, 95% CI −10.69– −0.94%; p=0.021); however, the LAR was not significantly different (least squares mean difference 2.54%, 95% CI 3.05–8.12%; p=0.363). Adverse events were reported for seven (30.4%) and 14 (60.9%) participants in the benralizumab and placebo groups, respectively. Conclusion Benralizumab administration over 8 weeks resulted in a significant attenuation of blood, bone marrow and sputum eosinophilia in participants with mild allergic asthma; however, there was no change in the LAR, suggesting that eosinophils alone are not a key component of allergen-induced bronchoconstriction.

The kidney is a complex organ that governs many physiological parameters. It is roughly divided into three parts, the renal pelvis, medulla, and cortex. Covering the cortex is the renal capsule, a serosal tissue that provides protection and forms a barrier for the kidney. Serosal tissues of many organs have been recently shown to play a vital role in homeostasis and disease. Analyses of the cells that reside in these tissues have identified distinct cell types with unique phenotypes. Here, we characterized this niche and found that it is mainly comprised of fibroblasts and macrophages, but also includes other diverse cell types. Characterizing renal capsule-associated macrophages, we found that they consist of a distinct subset (i.e., TLF+ macrophages) that is nearly absent in the kidney parenchyma. Injury, disease, and other changes that involve the kidney, affected the cell composition of the renal capsule, indicating its dynamic response to changes within the organ parenchyma. Lastly, we studied age-related changes in the renal capsule and found that aging affected the cell composition and inflammatory phenotype of macrophages, increased CD8 T cells and other lymphocyte counts, and promoted a senescence-associated phenotype in fibroblasts. Taken together, our data illustrate the complexity and heterogeneity of the renal capsule and its underlying changes during aging and disease, improving our understanding of the kidney serosa that may be valuable for novel renal therapies.

Limited data exist on post-severe COVID-19 functional trajectory, particularly considering premorbid status. We characterized 1-year functional recovery post-hospitalization for COVID-19, highlighting predictors of long-term recovery. We enrolled adult patients with lab-confirmed SARS-CoV-2 infection and hospitalized for COVID-19 sequelae, from five major Ontario, Canada hospitals in a prospective cohort study. Assessments included telephone interviews on admission followed by telephone and in-person assessments at 3-, 6-, 9-, and 12-months post-discharge. The Activity-Measure for Post-Acute Care (AM-PAC) Mobility and Cognition scales were administered at baseline and every 3 months for 1 year. Secondary outcomes included symptoms, spirometry, physical performance, dyspnea, fatigue, distress, anxiety and depression, and quality of life. 254 patients (57.1% male) with a mean age of 60.0 (±13.1) years and an average hospital stay of 14.3 (±19.7) days agreed to participate. At 12 months, 55.3% demonstrated clinically important deficits in mobility and 38.8% had cognitive deficits compared to premorbid levels. Fatigue was reported in 44.2%, followed by difficulty walking long distances in 35.8% and dyspnea in 33.0%. Almost 40% of patients had an FEV1(% Pred) < 80% at 12 months, 60.3% had impairments in physical performance, and 44.5% had problems with anxiety or depression. Predictors of better mobility at 12 months included higher premorbid mobility status, male sex, shorter hospital stay, fewer comorbidities, and higher FEV1 (% pred) at the 3-month follow-up. Our study provides compelling evidence of the long-term impact of COVID-19 on functional and cognitive status 1-year post-infection.