While SARS-CoV-2 infection has pleiotropic and systemic effects in some patients, many others experience milder symptoms. We sought a holistic understanding of the severe/mild distinction in COVID-19 pathology, and its origins. We performed a whole-blood preserving single-cell analysis protocol to integrate contributions from all major cell types including neutrophils, monocytes, platelets, lymphocytes and the contents of serum. Patients with mild COVID-19 disease display a coordinated pattern of interferon-stimulated gene (ISG) expression across every cell population and these cells are systemically absent in patients with severe disease. Severe COVID-19 patients also paradoxically produce very high anti-SARS-CoV-2 antibody titers and have lower viral load as compared to mild disease. Examination of the serum from severe patients demonstrates that they uniquely produce antibodies with multiple patterns of specificity against interferon-stimulated cells and that those antibodies functionally block the production of the mild disease-associated ISG-expressing cells. Overzealous and auto-directed antibody responses pit the immune system against itself in many COVID-19 patients and this defines targets for immunotherapies to allow immune systems to provide viral defense.In severe COVID-19 patients, the immune system fails to generate cells that define mild disease; antibodies in their serum actively prevents the successful production of those cells.

Abstract In the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemic, considerable focus has been placed on a model of viral entry into host epithelial populations, with a separate focus upon the responding immune system dysfunction that exacerbates or causes disease. We developed a precision-cut lung slice model to investigate very early host-viral pathogenesis and found that SARS-CoV-2 had a rapid and specific tropism for myeloid populations in the human lung. Infection of alveolar macrophages was partially dependent upon their expression of ACE2, and the infections were productive for amplifying virus, both findings which were in contrast with their neutralization of another pandemic virus, Influenza A virus (IAV). Compared to IAV, SARS-CoV-2 was extremely poor at inducing interferon-stimulated genes in infected myeloid cells, providing a window of opportunity for modest titers to amplify within these cells. Endotracheal aspirate samples from humans with the acute respiratory distress syndrome (ARDS) from COVID-19 confirmed the lung slice findings, revealing a persistent myeloid depot. In the early phase of SARS-CoV-2 infection, myeloid cells may provide a safe harbor for the virus with minimal immune stimulatory cues being generated, resulting in effective viral colonization and quenching of the immune system.

Abstract Intratumoral T cells that might otherwise control tumors are often identified in an ‘exhausted’ state, defined by specific epigenetic modifications as well as upregulation of genes such as CD38, CTLA-4 and PD-1. While the term might imply inactivity, there has been little study of this state at the phenotypic level in tumors to understand the extent of their incapacitation. Starting with the observation that T cells move more quickly through mouse tumors as residence time increases and they progress towards exhaustion, we elaborated a non-stimulatory live-biopsy method for real-time study of T cell behaviors within individual patient tumors. Using two-photon microscopy, we studied native CD8 T cells interacting with APCs and with cancer cells in different micro-niches of human tumors, finding that T cell speed was variable by region and by patient, was independent of T cell density and was inversely correlated with local tumor density. Across a range of tumor types, we found a strong relationship between CD8 T cell motility and exhausted T cell state that corresponds to observations made in mouse models where exhausted T cells move faster. While this is a small study, it demonstrates at least two types of T cell dynamic states in individual human tumors and supports the existence of an active program in ‘exhausted’ T cells that extends beyond incapacitating them.

Abstract Background The clinical efficacy of Jinchuang Ointment, a traditional Chinese medicine (TCM), in treating chronic non-healing diabetic wounds has been demonstrated over the past decades. Both in vitro and in vivo angiogenic activities have been reported for its herbal ingredients, including dragon blood from the palm tree Daemonorops draco and catechu from Uncaria gambir Roxb. Additionally, crude extracts of dragon blood have exhibited hypoglycemic effects not only in animal studies but also in cell-based in vitro assays. Results Our findings indicate that crude dragon blood extract promotes the differentiation of myoblasts into myotubes. Partially purified fractions of dragon blood crude extract significantly enhance the expression of muscle cell differentiation-related genes such as myoG , myoD , and myoHC . Our results also demonstrate that crude extracts of dragon blood can inhibit platelet-derived growth factor-induced PAI-1 expression in primary rat vascular smooth muscle cells, thereby favoring changes in hemostasis towards fibrinolysis. Consistent with previous reports, reduced expression of plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) accelerates wound healing. However, further separation resulted in a significant loss of both activities, indicating the involvement of more than one compound in these processes. Stem cells play a crucial role in muscle injury repair. Neither dragon blood nor catechu alone stimulated the proliferation of human telomerase reverse transcriptase (hTERT)-immortalized and umbilical cord mesenchymal stem cells. Interestingly, the proliferation of both types of stem cells was observed when crude extracts of dragon blood and catechu were present together in the stem cell growth medium. Conclusions Dragon blood from D. draco offers multifaceted therapeutic benefits for treating chronic nonhealing diabetic wounds from various perspectives. Most drugs in Western medicine consist of small molecules with defined ingredients. However, this is not the case in TCM, as the activities of dragon blood reported in this study. Surprisingly, the activities documented here align with descriptions in ancient Chinese medical texts dating back to A.D. 1625.

Abstract Renal fibrosis is a common pathological endpoint in chronic kidney disease (CKD) that is challenging to reverse. Although myofibroblasts are mainly responsible for the accumulation of a fibrillar collagen-rich extracellular matrix (ECM) in fibrotic kidney, recent studies have unveiled their diversity in terms of proliferative and fibrotic characteristics. This diversity could be linked with the existence of different metabolic states, and myofibroblast metabolic reprogramming may contribute to the pathogenesis and progression of renal fibrosis. Here, we reveal an unexpected role of the E3 ubiquitin-protein ligase WWP2 in the metabolic reprogramming of myofibroblasts during renal fibrosis. The tubulointerstitial expression of WWP2 contributes to the progression of fibrosis in CKD patients, and in pre-clinical murine models of CKD. WWP2 deficiency increases fatty acid oxidation and activates the pentose phosphate pathway, boosting mitochondrial respiration at the expense of glycolysis. This concurrently promotes myofibroblast proliferation and halts pro-fibrotic activation, reducing the severity of kidney fibrosis. Mechanistically, WWP2 suppresses the transcription of PGC-1α, a metabolic mediator shaping myofibroblast fibrotic response. Pharmacological interventions targeting PGC-1α reverse the effects of WWP2 on fibrotic myofibroblasts. These findings demonstrate the influence of WWP2 on essential metabolic pathways involved in fibrogenesis, uncovering the WWP2-PGC-1α axis that orchestrates the metabolic reprogramming of myofibroblasts during renal fibrosis. Our study presents a potential novel target for therapeutic intervention in the treatment of chronic kidney disease. Graphical abstract Highlights WWP2 expression is elevated in the tubulointerstitium of fibrotic kidneys and contributes to CKD pathogenesis and progression. WWP2 uncouples the pro-fibrotic activation and cell proliferation in renal myofibroblasts. WWP2 controls mitochondrial respiration in renal myofibroblasts through the metabolic regulator PGC-1α Myofibroblast metabolic reprogramming mediates the effect of WWP2 on fibrotic myofibroblasts.

Summary The formation of a pre-metastatic niche is a critical step during the metastatic spread of cancer. One way by which primary tumors prime host cells at future metastatic sites is through local shedding of tumor-derived microparticles as a consequence of vascular sheer flow. However, it remains unclear how the uptake of such particles by resident immune cells affects their phenotype and function. Here we show that ingestion of tumor-derived microparticles by macrophages induces a rapid metabolic and phenotypic switch that is characterized by enhanced mitochondrial mass and function, increased oxidative phosphorylation and upregulation of cellular adhesion molecules resulting in reduced motility in the early metastatic lung. We show that this reprogramming event is dependent on signaling through the mTORC1, but not mTORC2 pathway, and is unique to uptake of tumor-derived microparticles. Together, these data support a mechanism by which uptake of tumor-derived microparticles induces reprogramming of macrophages to shape their fate and function in the early metastatic lung.