Kidney failure is frequently observed during and after COVID-19, but it remains elusive whether this is a direct effect of the virus. Here, we report that SARS-CoV-2 directly infects kidney cells and is associated with increased tubule-interstitial kidney fibrosis in patient autopsy samples. To study direct effects of the virus on the kidney independent of systemic effects of COVID-19, we infected human-induced pluripotent stem-cell-derived kidney organoids with SARS-CoV-2. Single-cell RNA sequencing indicated injury and dedifferentiation of infected cells with activation of profibrotic signaling pathways. Importantly, SARS-CoV-2 infection also led to increased collagen 1 protein expression in organoids. A SARS-CoV-2 protease inhibitor was able to ameliorate the infection of kidney cells by SARS-CoV-2. Our results suggest that SARS-CoV-2 can directly infect kidney cells and induce cell injury with subsequent fibrosis. These data could explain both acute kidney injury in COVID-19 patients and the development of chronic kidney disease in long COVID.

Abstract SARS-CoV-2 is the causative agent of COVID-19. M pro is the main viral protease, with a critical role in replication and, therefore, an attractive target for antiviral drug discovery. The clinically approved drug nirmatrelvir from Pfizer, and the clinical candidate ensitrelvir from Shionogi Pharmaceuticals had so far showed great potential for treatment of viral infections. Despite the importance of new therapeutics, the broad use of antivirals is often associated with mutation selection and resistance generation. Herein, we characterized 14 naturally occurring polymorphisms that are already in circulation and are within the radius of action of these two antivirals. Nirmatrelvir retained most of its in vitro activity against most polymorphism tested, while mutants G143S and Q189K were associated with higher resistance. For ensitrelvir, higher resistance was observed for polymorphisms M49I, G143S and R188S, but not for Q189K, suggesting a distinct resistance profile difference between the two inhibitors. The crystal structures of selected polymorphism reveal the structural basis for resistance generation. Our data will assist the monitoring of potential resistant strains, support the design of combined therapy to avoid resistance, as well as assist the development of a next generation of M pro inhibitors

Abstract SARS-CoV-2 is the causative agent of COVID-19. The dimeric form of the viral main protease is responsible for the cleavage of the viral polyprotein in 11 sites, including its own N and C-terminus. Although several mechanisms of self-cleavage had been proposed for SARS-CoV, the lack of structural information for each step is a setback to the understanding of this process. Herein, we used X-ray crystallography to characterize an immature form of the main protease, which revealed major conformational changes in the positioning of domain-three over the active site, hampering the dimerization and diminishing its activity. We propose that this form preludes the cis-cleavage of N-terminal residues within the dimer, leading to the mature active site. Using fragment screening, we probe new cavities in this form which can be used to guide therapeutic development. Furthermore, we characterized a serine site-directed mutant of the main protease bound to its endogenous N and C-terminal residues during the formation of the tetramer. This quaternary form is also present in solution, suggesting a transitional state during the C-terminal trans-cleavage. This data sheds light in the structural modifications of the SARS-CoV-2 main protease during maturation, which can guide the development of new inhibitors targeting its intermediary states.

Abstract There are currently relatively few small-molecule antiviral drugs that are either approved or emergency approved for use against SARS-CoV-2. One of these is remdesivir, which was originally repurposed from its use against Ebola and functions by causing early RNA chain termination. We used this as justification to evaluate three molecules we had previously identified computationally with antiviral activity against Ebola and Marburg. Out of these we previously identified pyronaridine, which inhibited the SARS-CoV-2 replication in A549-ACE2 cells. Herein, the in vivo efficacy of pyronaridine has now been assessed in a K18-hACE transgenic mouse model of COVID-19. Pyronaridine treatment demonstrated a statistically significant reduction of viral load in the lungs of SARS CoV-2 infected mice. Furthermore, the pyronaridine treated group reduced lung pathology, which was also associated with significant reduction in the levels of pro-inflammatory cytokines/chemokine and cell infiltration. Notably, pyronaridine inhibited the viral PL pro activity in vitro (IC 50 of 1.8 µM) without any effect on M pro , indicating a possible molecular mechanism involved in its ability to inhibit SARS-CoV-2 replication. Interestingly, pyronaridine also selectively inhibits the host kinase CAMK1 (IC 50 of 2.4 µM). We have also generated several pyronaridine analogs to assist in understanding the structure activity relationship for PL pro inhibition. Our results indicate that pyronaridine is a potential therapeutic candidate for COVID-19. One sentence summary There is currently intense interest in discovering small molecules with direct antiviral activity against the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-Cov-2). Pyronaridine, an antiviral drug with in vitro activity against Ebola, Marburg and SARS-CoV-2 has now statistically significantly reduced the viral load in mice along with IL-6, TNF-α, and IFN-β ultimately demonstrating a protective effect against lung damage by infection to provide a new potential treatment for testing clinically.

Abstract SARS-CoV-2 is the causative agent of COVID-19. The highly conserved viral NSP15 endoribonuclease, NendoU, is a key enzyme involved in viral immune evasion, and a promising target for the development of new classes of antivirals. Yet, the broad variety of recognition sequences, complex assembly and kinetics, and lack of structural complexes hampers the development of new competitive or allosteric inhibitors for this target. Here, we performed enzymatic characterization of NendoU in its monomeric and hexameric form, showing that hexamers are allosteric enzymes with a positive cooperative index of 2. By using cryo-EM at distinct pH’s combined with X-ray crystallography and structural analysis, we demonstrate the potential for NendoU to shift between open and closed states, and assembly in larger supramolecular entities, which might serve as a mechanism of self-regulation. Further, we report results from a large fragment screening campaign against NendoU, revealing multiple new allosteric sites for the development of inhibitors.

Purpose To report a case of mumps-associated outer retinitis, diagnostic, and therapeutic challenges associated with the disease.

Abstract Chikungunya virus (CHIKV) is the etiological agent of chikungunya fever, a (re)emerging arbovirus infection, that causes severe and often persistent arthritis, representing a serious health problem worldwide for which no antivirals are currently available. Despite the efforts over the last decade to identify and optimize new inhibitors or to reposition existing drugs, no compound has progressed to clinical trials and prophylaxis is based on vector control, which has shown limited success in containing the virus. Herein, we screened 36 compounds using a replicon system and ultimately identified 3-methyltoxoflavin with activity against CHIKV using cell assays (EC 50 200 nM). We have additionally screened 3-methyltoxoflavin against a panel of viruses and showed that it also inhibits yellow fever virus (IC 50 370 nM, SI=3.2 in Huh-7 cells). 3-methyltoxoflavin is a known protein disulfide isomerase (PDI) inhibitor, and inhibitor of alphaviruses which likely depends on this host protein to aid in facilitating disulfide bond formation and isomerization, since alphaviruses require conserved cysteine residues for proper folding and assembly of the E1 and E2 envelope glycoproteins. In summary we demonstrate that 3-methyltoxoflavin has activity against CHIKV and may represent a starting point for optimization to develop inhibitors to this and other viruses.