Solid organ transplant recipients may be at a high risk for SARS-CoV-2 infection and poor associated outcomes. We herein report our initial experience with solid organ transplant recipients with SARS-CoV-2 infection at two centers during the first 3 weeks of the outbreak in New York City. Baseline characteristics, clinical presentation, antiviral and immunosuppressive management were compared between patients with mild/moderate and severe disease (defined as ICU admission, intubation or death). Ninety patients were analyzed with a median age of 57 years. Forty-six were kidney recipients, 17 lung, 13 liver, 9 heart, and 5 dual-organ transplants. The most common presenting symptoms were fever (70%), cough (59%), and dyspnea (43%). Twenty-two (24%) had mild, 41 (46%) moderate, and 27 (30%) severe disease. Among the 68 hospitalized patients, 12% required non-rebreather and 35% required intubation. 91% received hydroxychloroquine, 66% azithromycin, 3% remdesivir, 21% tocilizumab, and 24% bolus steroids. Sixteen patients died (18% overall, 24% of hospitalized, 52% of ICU) and 37 (54%) were discharged. In this initial cohort, transplant recipients with COVID-19 appear to have more severe outcomes, although testing limitations likely led to undercounting of mild/asymptomatic cases. As this outbreak unfolds, COVID-19 has the potential to severely impact solid organ transplant recipients. Solid organ transplant recipients may be at a high risk for SARS-CoV-2 infection and poor associated outcomes. We herein report our initial experience with solid organ transplant recipients with SARS-CoV-2 infection at two centers during the first 3 weeks of the outbreak in New York City. Baseline characteristics, clinical presentation, antiviral and immunosuppressive management were compared between patients with mild/moderate and severe disease (defined as ICU admission, intubation or death). Ninety patients were analyzed with a median age of 57 years. Forty-six were kidney recipients, 17 lung, 13 liver, 9 heart, and 5 dual-organ transplants. The most common presenting symptoms were fever (70%), cough (59%), and dyspnea (43%). Twenty-two (24%) had mild, 41 (46%) moderate, and 27 (30%) severe disease. Among the 68 hospitalized patients, 12% required non-rebreather and 35% required intubation. 91% received hydroxychloroquine, 66% azithromycin, 3% remdesivir, 21% tocilizumab, and 24% bolus steroids. Sixteen patients died (18% overall, 24% of hospitalized, 52% of ICU) and 37 (54%) were discharged. In this initial cohort, transplant recipients with COVID-19 appear to have more severe outcomes, although testing limitations likely led to undercounting of mild/asymptomatic cases. As this outbreak unfolds, COVID-19 has the potential to severely impact solid organ transplant recipients.

The outcome of renal transplantation after an episode of acute rejection is difficult to predict, even with an allograft biopsy.

Immune rejection of organ transplants is a life-threatening complication and is exemplified by alterations in the expression of protein-encoding genes. Because microRNAs (miRNAs) regulate the expression of genes implicated in adaptive immunity, we investigated whether acute rejection (AR) is associated with alterations in miRNA expression within allografts and whether expression profiles are diagnostic of AR and predict allograft function. Seven of 33 renal allograft biopsies (12 AR and 21 normal) were profiled using microfluidic cards containing 365 mature human miRNAs (training set), and a subset of differentially expressed miRNAs were quantified in the remaining 26 allograft biopsies (validation set). We found a strong association between intragraft expression of miRNAs and messenger RNAs (mRNAs), and that AR, and renal allograft function, could be predicted with a high level of precision using intragraft levels of miRNAs. Our investigation of miRNA expression in normal human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) showed that miRNAs (miR-142–5p, -155, and -223) overexpressed in AR biopsies are highly expressed in PBMCs, and that stimulation with the mitogen phytohaemagglutinin results in an increase in the abundance of miR-155 and a decrease in miR-223 and let-7c. Quantification of miRNAs in primary cultures of human renal epithelial cells (HRECs) showed that miR-30a-3p, -10b, and let-7c are highly expressed in HRECs, and that stimulation results in a decreased expression of miR-30a-3p. Our studies, in addition to suggesting a cellular basis for the altered intragraft expression of miRNAs, propose that miRNA expression patterns may serve as biomarkers of human renal allograft status.

The standard test for the diagnosis of acute rejection in kidney transplants is the renal biopsy. Noninvasive tests would be preferable.

A consensus conference on frailty in kidney, liver, heart, and lung transplantation sponsored by the American Society of Transplantation (AST) and endorsed by the American Society of Nephrology (ASN), the American Society of Transplant Surgeons (ASTS), and the Canadian Society of Transplantation (CST) took place on February 11, 2018 in Phoenix, Arizona. Input from the transplant community through scheduled conference calls enabled wide discussion of current concepts in frailty, exploration of best practices for frailty risk assessment of transplant candidates and for management after transplant, and development of ideas for future research. A current understanding of frailty was compiled by each of the solid organ groups and is presented in this paper. Frailty is a common entity in patients with end-stage organ disease who are awaiting organ transplantation, and affects mortality on the waitlist and in the posttransplant period. The optimal methods by which frailty should be measured in each organ group are yet to be determined, but studies are underway. Interventions to reverse frailty vary among organ groups and appear promising. This conference achieved its intent to highlight the importance of frailty in organ transplantation and to plant the seeds for further discussion and research in this field.

Donor-derived cell-free DNA (dd-cfDNA) is an emerging noninvasive biomarker that has the potential to detect allograft injury. The capacity of dd-cfDNA to detect kidney allograft rejection and its added clinical value beyond standard of care patient monitoring is unclear. We enrolled 2,882 kidney allograft recipients from 14 transplantation centers in Europe and the United States in an observational population-based study. The primary analysis included 1,134 patients. Donor-derived cell-free DNA levels strongly correlated with allograft rejection, including antibody-mediated rejection (P < 0.0001), T cell-mediated rejection (P < 0.0001) and mixed rejection (P < 0.0001). In multivariable analysis, circulating dd-cfDNA was significantly associated with allograft rejection (odds ratio 2.275; 95% confidence interval (CI) 1.902-2.739; P < 0.0001) independently of standard of care patient monitoring parameters. The inclusion of dd-cfDNA to a standard of care prediction model showed improved discrimination (area under the curve 0.777 (95% CI 0.741-0.811) to 0.821 (95% CI 0.784-0.852); P = 0.0011) and calibration. These results were confirmed in the external validation cohorts (n = 1,748) including a cohort of African American patients (n = 439). Finally, dd-cfDNA showed high predictive value to detect subclinical rejection in stable patients. Our study provides insights on the potential value of assessing dd-cfDNA, in addition to standard of care monitoring, to improve the detection of allograft rejection. ClinicalTrials.gov registration: NCT05995379 .

ABSTRACT Metagenomic DNA sequencing is a powerful tool to characterize microbial communities but is sensitive to environmental DNA contamination, in particular when applied to samples with low microbial biomass. Here, we present contamination-free metagenomic DNA sequencing (Coffee-seq), a metagenomic sequencing assay that is robust against environmental contamination. The core idea of Coffee-seq is to tag the DNA in the sample prior to DNA isolation and library preparation with a label that can be recorded by DNA sequencing. Any contaminating DNA that is introduced in the sample after tagging can then be bioinformatically identified and removed. We applied Coffee-seq to screen for infections from microorganisms with low burden in blood and urine, to identify COVID-19 co-infection, to characterize the urinary microbiome, and to identify microbial DNA signatures of inflammatory bowel disease in blood.

Abstract The frequently occurring T cell mediated rejection (TCMR) is a risk factor for allograft failure. Immunosuppressive therapy fails to reverse almost 40% of TCMRs occurring in human kidney allografts. A better understanding of the molecular mechanisms of TCMR and precision therapeutics may improve allograft longevity. We investigated adaptive immune landscape of TCMR by genome wide RNA sequencing of 34 prototypic kidney allograft biopsies from 34 adult recipients of human kidney allografts. Sixteen of the 34 biopsies were categorized as Banff TCMR and the remaining 18 as Banff Normal biopsies. Computational analysis identified higher intragraft abundance of the gene sets for key players of adaptive immune system in TCMR. TCMR allografts were characterized by, i) increased antigen processing and presentation and T cell receptor signaling, ii) increased memory T cells, Tregs, Th1, Th2 and Th17 subsets, iii) increased aerobic glycolysis of lymphocytes and reduced metabolic activity of graft parenchymal cells, iv) increased T cell inhibitory receptors and exhaustion markers, v) increased apoptosis and necroptosis, and vi) increased extracellular matrix remodeling, all in comparison to Normal biopsies. Our genome-wide transcriptomics provides an atlas of adaptive immune landscape of TCMR in human kidney allografts, help deduce molecular mechanisms and prioritization of therapeutic targets.

Abstract We tested the hypothesis that single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) analysis of human kidney allograft biopsies will reveal distinct cell types and states and yield insights to decipher the complex heterogeneity of alloimmune injury. We selected 3 biopsies of kidney cortex from 3 individuals for scRNA-seq and processed them fresh using an identical protocol on the 10x Chromium platform; (i) HK: native kidney biopsy from a living donor, (ii) AK1: allograft kidney with transplant glomerulopathy, tubulointerstitial fibrosis, and worsening graft function, and (iii) AK2: allograft kidney after successful treatment of active antibody-mediated rejection. We did not study T-cell-mediated rejections. We generated 7217 high-quality single cell transcriptomes. Taking advantage of the recipient-donor sex mismatches revealed by X and Y chromosome autosomal gene expression, we determined that in AK1 with fibrosis, 42 months after transplantation, more than half of the kidney allograft fibroblasts were recipient-derived and therefore likely migratory and graft infiltrative, whereas in AK2 without fibrosis, 84 months after transplantation, most fibroblasts were donor-organ-derived. Furthermore, AK1 was enriched for tubular progenitor cells overexpressing profibrotic extracellular matrix genes. AK2, eight months after successful treatment of rejection, contained endothelial cells that expressed T-cell chemoattractant cytokines. In addition to these key findings, our analysis revealed unique cell types and states in the kidney. Altogether, single-cell transcriptomics yielded novel mechanistic insights, which could pave the way for individualizing the care of transplant recipients.