Prompt coronary catheterization and revascularization have markedly improved the outcomes of myocardial infarction, but have also resulted in a growing number of surviving patients with permanent structural damage of the heart, which frequently leads to heart failure. There is an unmet clinical need for treatments for this condition1, particularly given the inability of cardiomyocytes to replicate and thereby regenerate the lost contractile tissue2. Here we show that expression of human microRNA-199a in infarcted pig hearts can stimulate cardiac repair. One month after myocardial infarction and delivery of this microRNA through an adeno-associated viral vector, treated animals showed marked improvements in both global and regional contractility, increased muscle mass and reduced scar size. These functional and morphological findings correlated with cardiomyocyte de-differentiation and proliferation. However, subsequent persistent and uncontrolled expression of the microRNA resulted in sudden arrhythmic death of most of the treated pigs. Such events were concurrent with myocardial infiltration of proliferating cells displaying a poorly differentiated myoblastic phenotype. These results show that achieving cardiac repair through the stimulation of endogenous cardiomyocyte proliferation is attainable in large mammals, however dosage of this therapy needs to be tightly controlled. MicroRNAs delivered by adeno-associated viral vectors improve global and regional contractility, increase muscle mass and reduce scar size in a porcine model of myocardial infarction.

COVID-19 is a disease with unique characteristics that include lung thrombosis1, frequent diarrhoea2, abnormal activation of the inflammatory response3 and rapid deterioration of lung function consistent with alveolar oedema4. The pathological substrate for these findings remains unknown. Here we show that the lungs of patients with COVID-19 contain infected pneumocytes with abnormal morphology and frequent multinucleation. The generation of these syncytia results from activation of the SARS-CoV-2 spike protein at the cell plasma membrane level. On the basis of these observations, we performed two high-content microscopy-based screenings with more than 3,000 approved drugs to search for inhibitors of spike-driven syncytia. We converged on the identification of 83 drugs that inhibited spike-mediated cell fusion, several of which belonged to defined pharmacological classes. We focused our attention on effective drugs that also protected against virus replication and associated cytopathicity. One of the most effective molecules was the antihelminthic drug niclosamide, which markedly blunted calcium oscillations and membrane conductance in spike-expressing cells by suppressing the activity of TMEM16F (also known as anoctamin 6), a calcium-activated ion channel and scramblase that is responsible for exposure of phosphatidylserine on the cell surface. These findings suggest a potential mechanism for COVID-19 disease pathogenesis and support the repurposing of niclosamide for therapy. Lungs from patients who died from COVID-19 show atypical fused cells, the formation of which is mediated by the SARS-CoV-2 spike protein, and drugs that inhibit TMEM16F can prevent spike-induced syncytia formation.

ABSTRACT Background Thrombosis of the lung micro-vasculature is a characteristic of COVID-19 disease, which is observed in large excess compared to other forms of acute respiratory distress syndrome and thus suggests a trigger for thrombosis endogenous to the lung. Our recent work has shown that the SARS-CoV-2 Spike protein activates the cellular TMEM16F chloride channel and scramblase. Through a screening on >3,000 FDA/EMA approved drugs, we identified Niclosamide and Clofazimine as the most effective molecules at inhibiting this activity. As TMEM16F plays an important role in the stimulation of the pro-coagulant activity of platelets, and considering that platelet abnormalities are common in COVID-19 patients, we investigated whether Spike directly affects platelet activation and pro-thrombotic function and tested the effect of Niclosamide and Clofazimine on these processes. Methods We produced SARS-CoV-2 Spike or VSV-G protein-pseudotyped virions, or generated cells expressing Spike on their plasma membrane, and tested their effects on platelet adhesion (fluorescence), aggregation (absorbance), exposure of phosphatidylserine (flow cytometry for annexin V binding), calcium flux (flow cytometry for fluo-4 AM), and clot formation and retraction. These experiments were also conducted in the presence of the TMEM16F activity inhibitors Niclosamide and Clofazimine. Results Here we show that exposure to SARS-CoV-2 Spike promotes platelet activation, adhesion and spreading, both when present on the envelope of virions or upon expression on the plasma membrane of cells. Spike was effective both as a sole agonist or by enhancing the effect of known platelet activators, such as collagen and collagen-related peptide. In particular, Spike exerted a noticeable effect on the procoagulant phenotype of platelets, by enhancing calcium flux, phosphatidylserine externalisation, and thrombin generation. Eventually, this resulted in a striking increase in thrombin-induced clot formation and retraction. Both Niclosamide and Clofazimine almost abolished this Spike-induced pro-coagulant response. Conclusions Together, these findings provide a pathogenic mechanism to explain thrombosis associated to COVID-19 lung disease, by which Spike present in SARS-CoV-2 virions or exposed on the surface of infected cells, leads to local platelet stimulation and subsequent activation of the coagulation cascade. As platelet TMEM16F is central in this process, these findings reinforce the rationale of repurposing drugs targeting this protein, such as Niclosamide, for COVID-19 therapy.

Abstract The microvasculature plays a key role in tissue perfusion, transport of mediators, and exchange of gases and metabolites to and from tissues. Microvascular dysfunction has emerged as an important contributor to cardiovascular diseases. In this study we used human blood vessel organoids (BVOs) as a model of the microvasculature to delineate the mechanisms of microvascular dysfunction caused by metabolic rewiring. BVOs fully recapitulated key features of the normal human microvasculature, including reliance of mature endothelial cells (ECs) on glycolytic metabolism, as concluded from metabolic flux assays using 13 C-glucose labelling and mass spectrometry-based metabolomics. Treatment of BVOs with PFK15, a pharmacological inhibitor of glycolysis, resulted in rapid tissue restructuring, vessel regression with reduced pericyte coverage and alterations in tight junction morphology. Proteomic analysis of the BVO secretome revealed remodelling of the extracellular matrix and differential expression of paracrine mediators such as CTGF. Treatment with recombinant CTGF recovered tight junction formation and increased pericyte coverage in microvessels. Our metabolic and proteomics findings demonstrate that BVOs rapidly undergo restructuring in response to metabolic changes and identify CTGF as a critical paracrine regulator of microvascular integrity.