The humoral arm of innate immunity includes diverse molecules with antibody-like functions, some of which serve as disease severity biomarkers in coronavirus disease 2019 (COVID-19). The present study was designed to conduct a systematic investigation of the interaction of human humoral fluid-phase pattern recognition molecules (PRMs) with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Of 12 PRMs tested, the long pentraxin 3 (PTX3) and mannose-binding lectin (MBL) bound the viral nucleocapsid and spike proteins, respectively. MBL bound trimeric spike protein, including that of variants of concern (VoC), in a glycan-dependent manner and inhibited SARS-CoV-2 in three in vitro models. Moreover, after binding to spike protein, MBL activated the lectin pathway of complement activation. Based on retention of glycosylation sites and modeling, MBL was predicted to recognize the Omicron VoC. Genetic polymorphisms at the MBL2 locus were associated with disease severity. These results suggest that selected humoral fluid-phase PRMs can play an important role in resistance to, and pathogenesis of, COVID-19, a finding with translational implications.

Abstract The development of a tractable small animal model faithfully reproducing human COVID-19 pathogenesis would arguably meet a pressing need in biomedical research. Thus far, most investigators have used transgenic mice expressing the human ACE2 in epithelial cells (K18-hACE2 transgenic mice) that are intranasally instilled with a liquid SARS-CoV-2 suspension under deep anesthesia. Unfortunately, this experimental approach results in disproportionate high CNS infection leading to fatal encephalitis, which is rarely observed in humans and severely limits this model’s usefulness. Here, we describe the use of an inhalation tower system that allows exposure of unanesthetized mice to aerosolized virus under controlled conditions. Aerosol exposure of K18-hACE2 transgenic mice to SARS-CoV-2 resulted in robust viral replication in the respiratory tract, anosmia, and airway obstruction, but did not lead to fatal viral neuroinvasion. When compared to intranasal inoculation, aerosol infection resulted in a more pronounced lung pathology including increased immune infiltration, fibrin deposition and a transcriptional signature comparable to that observed in SARS-CoV-2- infected patients. This model may prove useful for studies of viral transmission, disease pathogenesis (including long-term consequences of SARS-CoV-2 infection) and therapeutic interventions.

Abstract The COVID-19 pandemic caused by the β-coronavirus SARS-CoV-2 has made the development of safe and effective vaccines a critical global priority. To date, four vaccines have already been approved by European and American authorities for preventing COVID-19 but the development of additional vaccine platforms with improved supply and logistics profiles remains a pressing need. Here we report the preclinical evaluation of a novel COVID-19 vaccine candidate based on the electroporation of engineered, synthetic cDNA encoding a viral antigen in the skeletal muscle, a technology previously utilized for cancer vaccines. We constructed a set of prototype DNA vaccines expressing various forms of the SARS-CoV-2 Spike (S) protein and assessed their immunogenicity in animal models. Among them, COVID- e Vax – a DNA plasmid encoding a secreted monomeric form of SARS-CoV-2 S protein RBD – induced the most potent anti-SARS-CoV-2 neutralizing antibody responses (including against the current most common variants of concern) and a robust T cell response. Upon challenge with SARS-CoV-2, immunized K18-hACE2 transgenic mice showed reduced weight loss, improved pulmonary function and significantly lower viral replication in the lungs and brain. COVID- e Vax conferred significant protection to ferrets upon SARS-CoV-2 challenge. In summary, this study identifies COVID- e Vax as an ideal COVID-19 vaccine candidate suitable for clinical development. Accordingly, a combined phase I-II trial has recently started in Italy.

Reversing CD8+ T cell dysfunction is crucial in treating chronic hepatitis B virus (HBV) infection, yet specific molecular targets remain unclear. Our study analyzed co-signaling receptors during hepatocellular priming and traced the trajectory and fate of dysfunctional HBV-specific CD8+ T cells. Early on, these cells upregulate PD-1, CTLA-4, LAG-3, OX40, 4-1BB, and ICOS. While blocking co-inhibitory receptors had minimal effect, activating 4-1BB and OX40 converted them into antiviral effectors. Prolonged stimulation led to a self-renewing, long-lived, heterogeneous population with a unique transcriptional profile. This includes dysfunctional progenitor/stem-like (TSL) cells and two distinct dysfunctional tissue-resident memory (TRM) populations. While 4-1BB expression is ubiquitously maintained, OX40 expression is limited to TSL. In chronic settings, only 4-1BB stimulation conferred antiviral activity. In HBeAg+ chronic patients, 4-1BB activation showed the highest potential to rejuvenate dysfunctional CD8+ T cells. Targeting all dysfunctional T cells, rather than only stem-like precursors, holds promise for treating chronic HBV infection.