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 Translation of SARS-CoV-2-encoded mRNAs by the host ribosomes is essential for its propagation. Following infection, the early expressed viral protein NSP1 binds the ribosome, represseses translation and induces mRNA degradation, while the host elicits anti-viral response. The mechanisms enabling viral mRNAs to escape this multifaceted repression remain obscure. Here we show that expression of NSP1 leads to destabilization of multi-exon cellular mRNAs, while intron-less transcripts, such as viral mRNAs and anti-viral interferon genes, remain relatively stable. We identified a conserved and precisely located cap-proximal RNA element devoid of guanosines that confers resistance to NSP1-meidated translation inhibition. Importantly, the primary sequence rather than the secondary structure is critical for protection. We further show that the genomic 5’UTR of SARS-CoV-2 exhibits an IRES-like activity and promotes expression of NSP1 in an eIF4E-independent and Torin-1 resistant manner. Upon expression, NSP1 enhances cap-independent translation. However, the sub-genomic 5’UTRs are highly sensitive to eIF4E availability, rendering viral propagation partially sensitive to Torin-1. The combined NSP1-mediated degradation of spliced mRNAs and translation inhibition of single-exon genes, along with the unique features present in the viral 5’UTRs, ensure robust expression of viral mRNAs. These features can be exploited as potential therapeutic targets.

Abstract rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S is a clinical stage (Phase 2) replication competent recombinant vaccine against SARS-CoV-2. Nonclinical safety, immunogenicity and efficacy studies were conducted in 4 animal species, using multiple dose levels (up to 10 8 PFU/animal) and various dosing regimens. There were no treatment related mortalities in any study, or any noticeable clinical signs. Compared to unvaccinated controls, hematology and biochemistry parameters were unremarkable and no adverse histopathological findings gave cause for safety concern in any of the studies. There was no viral shedding in urine, nor viral RNA detected in whole blood or serum samples 7 days post vaccination. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine immune response gave rise to neutralizing antibodies, cellular immune response, and increased lymphocytic cellularity in the spleen germinal centers and regional lymph node. No evidence for neurovirulence was found in C57BL/6 immune competent mice or in highly sensitive IFNAR KO mice. Vaccine virus replication and distribution in K18 hACE2 transgenic mice showed a gradual clearance from the vaccination site with no vaccine virus recovered from the lungs. The rVSV-ΔG-SARS-CoV-2-S vaccine was well tolerated locally and systemically and elicited an effective immunogenic response up to the highest dose tested, supporting further clinical development.

Abstract Efficient treatment of anthrax related meningitis in patients poses a significant therapeutic challenge. Previously we demonstrated in our anthrax meningitis rabbit model that ciprofloxacin treatment in ineffective with most of the treated animals succumbing to the infection. Herein we tested the efficacy of Doxycycline in our rabbit model and found it highly effective. To test whether the low efficacy of Ciprofloxacin is an example of low efficacy of all fluoroquinolones or only this substance, we treated rabbits that were inoculated intra cisterna magna (ICM) with Levofloxacin or Moxifloxacin. We found that in contrast to Ciprofloxacin, Levofloxacin and Moxifloxacin were highly efficient in treating lethal anthrax related meningitis in rabbits. We demonstrated (in naïve rabbits) that this deference probably results from variances in blood brain barrier (BBB) penetration of the different fluoroquinolones. The combined treatment of doxycycline and any one of the tested fluoroquinolones was highly effective in the rabbit CNS infection model. The combined treatment of doxycycline and levofloxacin was effective in inhalation rabbit model, as good as the doxycycline monotherapy. These findings imply that while Ciprofloxacin is highly effective as a post exposure prophylactic drug, using this drug to treat symptomatic patients should be reconsidered.

Abstract Bacillus anthracis overcomes host immune responses by producing capsule and secreting toxins. Production of these virulence factors in response to entering the host environment was shown to be regulated by atxA, the major virulence regulator, known to be activated by HCO 3 - and CO 2 . While toxin production is regulated directly by atxA, capsule production is independently mediated by two regulators; acpA and acpB. In addition, it was demonstrated that acpA has at least two promotors, one of them shared with atxA. We used a genetic approach to study capsule and toxin production under different conditions. Unlike previous works utilizing NBY-HCO 3 - medium under CO 2 enriched conditions, we used a sDMEM-based medium. Thus, toxin and capsule production can be induced in ambient or CO 2 enriched atmosphere. Using this system, we could differentiate between induction by 10% NRS, 10% CO 2 or 0.75% HCO 3 - . In response to high CO 2 , capsule production is induced by acpA in an atxA -independent manner, with little to no toxin (protective antigen PA) production. atxA is activated in response to serum independently of CO 2 , inducing toxin and capsule production in an acpA or acpB dependent manner. HCO 3 - was also found to activate atxA , but in non-physiological concentrations. Our findings may help explain the first stages of inhalational infection, in which spores germinating in dendritic cells require protection (by encapsulation) without affecting cell migration to the draining lymph-node by toxin secretion.