Background & AimsRecent studies have suggested that CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) are increased and linked to compromised immune responses in patients with hepatocellular carcinoma (HCC). This study attempted to further characterize CD4+CD25+ forkhead/winged helix transcription factor (FoxP3)+ Treg in blood, tumor, and nontumor liver tissues of HCC patients, and to understand how the Treg affects immune responses and contributes to disease progression.MethodsA total of 123 HCC patients with chronic hepatitis B virus (HBV) infection, 21 HBV-related liver cirrhosis (LC) patients, and 47 normal controls were enrolled randomly. Flow cytometric, immunohistochemical, and immunosuppressive assays were used for analyses of properties of Treg. Multivariate analysis of prognostic factors for overall survival was performed using the Cox proportional hazards model.ResultsCirculating CD4+CD25+FoxP3+ Treg frequency was increased significantly and correlated with disease progression in HCC patients. An abundant accumulation of Treg concurrent with significantly reduced infiltration of CD8+ T cells was found in tumor regions compared with nontumor regions. Expression of granzyme A, granzyme B, and perforin was decreased dramatically in tumor-infiltrating CD8+ T cells. Furthermore, Treg of HCC patients inhibited proliferation, activation, degranulation, and production of granzyme A, granzyme B, and perforin of CD8+ T cells induced by anti-CD3/CD28 antibodies. Importantly, an increased quantity of circulating Treg was associated with high mortality and reduced survival time of HCC patients.ConclusionsIncreased CD4+CD25+FoxP3+ Treg may impair the effector function of CD8+ T cells, promote disease progression, and represent both a potential prognostic marker and a therapeutic target for HBV-related HCC individuals. Recent studies have suggested that CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) are increased and linked to compromised immune responses in patients with hepatocellular carcinoma (HCC). This study attempted to further characterize CD4+CD25+ forkhead/winged helix transcription factor (FoxP3)+ Treg in blood, tumor, and nontumor liver tissues of HCC patients, and to understand how the Treg affects immune responses and contributes to disease progression. A total of 123 HCC patients with chronic hepatitis B virus (HBV) infection, 21 HBV-related liver cirrhosis (LC) patients, and 47 normal controls were enrolled randomly. Flow cytometric, immunohistochemical, and immunosuppressive assays were used for analyses of properties of Treg. Multivariate analysis of prognostic factors for overall survival was performed using the Cox proportional hazards model. Circulating CD4+CD25+FoxP3+ Treg frequency was increased significantly and correlated with disease progression in HCC patients. An abundant accumulation of Treg concurrent with significantly reduced infiltration of CD8+ T cells was found in tumor regions compared with nontumor regions. Expression of granzyme A, granzyme B, and perforin was decreased dramatically in tumor-infiltrating CD8+ T cells. Furthermore, Treg of HCC patients inhibited proliferation, activation, degranulation, and production of granzyme A, granzyme B, and perforin of CD8+ T cells induced by anti-CD3/CD28 antibodies. Importantly, an increased quantity of circulating Treg was associated with high mortality and reduced survival time of HCC patients. Increased CD4+CD25+FoxP3+ Treg may impair the effector function of CD8+ T cells, promote disease progression, and represent both a potential prognostic marker and a therapeutic target for HBV-related HCC individuals.

In coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection, the relationship between disease severity and the host immune response is not fully understood. Here we performed single-cell RNA sequencing in peripheral blood samples of 5 healthy donors and 13 patients with COVID-19, including moderate, severe and convalescent cases. Through determining the transcriptional profiles of immune cells, coupled with assembled T cell receptor and B cell receptor sequences, we analyzed the functional properties of immune cells. Most cell types in patients with COVID-19 showed a strong interferon-α response and an overall acute inflammatory response. Moreover, intensive expansion of highly cytotoxic effector T cell subsets, such as CD4+ effector-GNLY (granulysin), CD8+ effector-GNLY and NKT CD160, was associated with convalescence in moderate patients. In severe patients, the immune landscape featured a deranged interferon response, profound immune exhaustion with skewed T cell receptor repertoire and broad T cell expansion. These findings illustrate the dynamic nature of immune responses during disease progression.

Abstract CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) have been shown to maintain immune tolerance against self and foreign Ags, but their role in persistent viral infection has not been well-defined. In this study, we investigated whether and where CD4+CD25+ Treg contribute to the development of chronic hepatitis B (CHB). One hundred twenty-one patients were enrolled, including 16 patients with acute hepatitis B, 76 with CHB, and 29 with chronic severe hepatitis B. We demonstrated that in chronic severe hepatitis B patients, the frequencies of CD4+CD25+ Treg in both PBMC and liver-infiltrating lymphocytes were significantly increased and there was a dramatic increase of FoxP3+-cell and inflammatory cell infiltration in the liver compared with healthy controls. In CHB patients, circulating CD4+CD25+ Treg frequency significantly correlates with serum viral load. In acute hepatitis B patients, circulating CD4+CD25+ Treg frequency was initially low and with time, the profile reversed to exhibit an increased number of circulating Treg in the convalescent phase and restored to normal levels upon resolution. In PBMC taken from infected patients, depletion of CD4+CD25+ Treg led to an increase of IFN-γ production by HBV-Ag-stimulated PBMC. In addition, CD4+CD25+ Treg were capable of suppressing proliferation of autologous PBMC mediated by HBV Ags, which probably reflects the generation of HBV-Ag-specific Treg in circulation and in the liver of HBV-infected patients. Together, our findings suggest that CD4+CD25+ Treg play an active role not only in modulating effectors of immune response to HBV infection, but also in influencing the disease prognosis in patients with hepatitis B.

The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic presents an unprecedented threat to global public health. Herein, we utilized a combination of targeted and untargeted tandem mass spectrometry to analyze the plasma lipidome and metabolome in mild, moderate, and severe COVID-19 patients and healthy controls. A panel of 10 plasma metabolites effectively distinguished COVID-19 patients from healthy controls (AUC = 0.975). Plasma lipidome of COVID-19 resembled that of monosialodihexosyl ganglioside (GM3)-enriched exosomes, with enhanced levels of sphingomyelins (SMs) and GM3s, and reduced diacylglycerols (DAGs). Systems evaluation of metabolic dysregulation in COVID-19 was performed using multiscale embedded differential correlation network analyses. Using exosomes isolated from the same cohort, we demonstrated that exosomes of COVID-19 patients with elevating disease severity were increasingly enriched in GM3s. Our work suggests that GM3-enriched exosomes may partake in pathological processes related to COVID-19 pathogenesis and presents the largest repository on the plasma lipidome and metabolome distinct to COVID-19.

Interleukin-17 (IL-17)-producing CD4(+) T cells (Th17)-mediated immune response has been demonstrated to play a critical role in inflammation-associated disease; however, its role in chronic hepatitis B virus (HBV) infection remains unknown. Here we characterized peripheral and intrahepatic Th17 cells and analyzed their association with liver injury in a cohort of HBV-infected patients including 66 with chronic hepatitis B (CHB), 23 with HBV-associated acute-on-chronic liver failure (ACLF), and 30 healthy subjects as controls. The frequency of circulating Th17 cells increased with disease progression from CHB (mean, 4.34%) to ACLF (mean, 5.62%) patients versus healthy controls (mean, 2.42%). Th17 cells were also found to be largely accumulated in the livers of CHB patients. The increases in circulating and intrahepatic Th17 cells positively correlated with plasma viral load, serum alanine aminotransferase levels, and histological activity index. In vitro, IL-17 can promote the activation of myeloid dendritic cells and monocytes and enhance the capacity to produce proinflammatory cytokines IL-1beta, IL-6, tumor necrosis factor (TNF)-alpha, and IL-23 in both CHB patients and healthy subjects. In addition, the concentration of serum Th17-associated cytokines was also increased in CHB and ACLF patients.Th17 cells are highly enriched in both peripheral blood and liver of CHB patients, and exhibit a potential to exacerbate liver damage during chronic HBV infection.

Decompensated liver cirrhosis (LC), a life-threatening complication of chronic liver disease, is one of the major indications for liver transplantation. Recently, mesenchymal stem cell (MSC) transfusion has been shown to lead to the regression of liver fibrosis in mice and humans. This study examined the safety and efficacy of umbilical cord-derived MSC (UC-MSC) in patients with decompensated LC. A total of 45 chronic hepatitis B patients with decompensated LC, including 30 patients receiving UC-MSC transfusion, and 15 patients receiving saline as the control, were recruited; clinical parameters were detected during a 1-year follow-up period. No significant side-effects and complications were observed in either group. There was a significant reduction in the volume of ascites in patients treated with UC-MSC transfusion compared with controls (P < 0.05). UC-MSC therapy also significantly improved liver function, as indicated by the increase of serum albumin levels, decrease in total serum bilirubin levels, and decrease in the sodium model for end-stage liver disease scores. UC-MSC transfusion is clinically safe and could improve liver function and reduce ascites in patients with decompensated LC. UC-MSC transfusion, therefore, might present a novel therapeutic approach for patients with decompensated LC.

Abstract Acute-on-chronic liver failure (ACLF) is a severe, life-threatening complication, and new and efficient therapeutic strategies for liver failure are urgently needed. Mesenchymal stem cell (MSC) transfusions have been shown to reverse fulminant hepatic failure in mice and to improve liver function in patients with end-stage liver diseases. We assessed the safety and initial efficacy of umbilical cord-derived MSC (UC-MSC) transfusions for ACLF patients associated with hepatitis B virus (HBV) infection. A total of 43 ACLF patients were enrolled for this open-labeled and controlled study; 24 patients were treated with UC-MSCs, and 19 patients were treated with saline as controls. UC-MSC therapy was given three times at 4-week intervals. The liver function, adverse events, and survival rates were evaluated during the 48-week or 72-week follow-up period. No significant side effects were observed during the trial. The UC-MSC transfusions significantly increased the survival rates in ACLF patients; reduced the model for end-stage liver disease scores; increased serum albumin, cholinesterase, and prothrombin activity; and increased platelet counts. Serum total bilirubin and alanine aminotransferase levels were significantly decreased after the UC-MSC transfusions. UC-MSC transfusions are safe in the clinic and may serve as a novel therapeutic approach for HBV-associated ACLF patients.

No effective drug treatments are available for coronavirus disease 2019 (COVID-19). Host-directed therapies targeting the underlying aberrant immune responses leading to pulmonary tissue damage, death, or long-term functional disability in survivors require clinical evaluation. We performed a parallel assigned controlled, non-randomized, phase 1 clinical trial to evaluate the safety of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (UC-MSCs) infusions in the treatment of patients with moderate and severe COVID-19 pulmonary disease. The study enrolled 18 hospitalized patients with COVID-19 (n = 9 for each group). The treatment group received three cycles of intravenous infusion of UC-MSCs (3 × 107 cells per infusion) on days 0, 3, and 6. Both groups received standard COVID-treatment regimens. Adverse events, duration of clinical symptoms, laboratory parameters, length of hospitalization, serial chest computed tomography (CT) images, the PaO2/FiO2 ratio, dynamics of cytokines, and IgG and IgM anti-SARS-CoV-2 antibodies were analyzed. No serious UC-MSCs infusion-associated adverse events were observed. Two patients receiving UC-MSCs developed transient facial flushing and fever, and one patient developed transient hypoxia at 12 h post UC-MSCs transfusion. Mechanical ventilation was required in one patient in the treatment group compared with four in the control group. All patients recovered and were discharged. Our data show that intravenous UC-MSCs infusion in patients with moderate and severe COVID-19 is safe and well tolerated. Phase 2/3 randomized, controlled, double-blinded trials with long-term follow-up are needed to evaluate the therapeutic use of UC-MSCs to reduce deaths and improve long-term treatment outcomes in patients with serious COVID-19.

Treatment of severe Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) is challenging. We performed a phase 2 trial to assess the efficacy and safety of human umbilical cord-mesenchymal stem cells (UC-MSCs) to treat severe COVID-19 patients with lung damage, based on our phase 1 data. In this randomized, double-blind, and placebo-controlled trial, we recruited 101 severe COVID-19 patients with lung damage. They were randomly assigned at a 2:1 ratio to receive either UC-MSCs (4 × 10