Mesenchymal stem cell (MSC)-derived exosomes have been recognized as new candidates for cell-free treatment of various diseases. However, maintaining the retention and stability of exosomes over time in vivo after transplantation is a major challenge in the clinical application of MSC-derived exosomes. Here, we investigated if human placenta-derived MSC-derived exosomes incorporated with chitosan hydrogel could boost the retention and stability of exosomes and further enhance their therapeutic effects. Our results demonstrated that chitosan hydrogel notably increased the stability of proteins and microRNAs in exosomes, as well as augmented the retention of exosomes in vivo as confirmed by Gaussia luciferase imaging. In addition, we assessed endothelium-protective and proangiogenesis abilities of hydrogel-incorporated exosomes in vitro. Meanwhile, we evaluated the therapeutic function of hydrogel-incorporated exosomes in a murine model of hindlimb ischemia. Our data demonstrated that chitosan hydrogel could enhance the retention and stability of exosomes and further augment the therapeutic effects for hindlimb ischemia as revealed by firefly luciferase imaging of angiogenesis. The strategy used in this study may facilitate the development of easy and effective approaches for assessing and enhancing the therapeutic effects of stem cell-derived exosomes.

Abstract SARS-CoV-2 infection of human cells is initiated by the binding of the viral Spike protein to its cell-surface receptor ACE2. We conducted a targeted CRISPRi screen to uncover druggable pathways controlling Spike protein binding to human cells. We found that the protein BRD2 is required for ACE2 transcription in human lung epithelial cells and cardiomyocytes, and BRD2 inhibitors currently evaluated in clinical trials potently block endogenous ACE2 expression and SARS-CoV-2 infection of human cells, including those of human nasal epithelia. Moreover, pharmacological BRD2 inhibition with the drug ABBV-744 inhibited SARS-CoV-2 replication in Syrian hamsters. We also found that BRD2 controls transcription of several other genes induced upon SARS-CoV-2 infection, including the interferon response, which in turn regulates the antiviral response. Together, our results pinpoint BRD2 as a potent and essential regulator of the host response to SARS-CoV-2 infection and highlight the potential of BRD2 as a novel therapeutic target for COVID-19.

ABSTRACT Robust severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) infection in nasal turbinate (NT) accounts for high viral transmissibility, yet whether neutralizing IgA antibodies can control it remains unknown. Here, we evaluated receptor binding domain (RBD)-specific monomeric B8-mIgA1 and B8-mIgA2, and dimeric B8-dIgA1 and B8-dIgA2 against intranasal SARS-CoV-2 challenge in Syrian hamsters. These antibodies exhibited comparably potent neutralization against authentic virus by competing with human angiotensin converting enzyme-2 (ACE2) receptor for RBD binding. While reducing viruses in lungs, pre-exposure intranasal B8-dIgA1 or B8-dIgA2 led to 81-fold more infectious viruses and severer damage in NT than placebo. Virus-bound B8-dIgA1 and B8-dIgA2 could engage CD209 as an alternative receptor for entry into ACE2-negative cells and allowed viral cell-to-cell transmission. Cryo-EM revealed B8 as a class II neutralizing antibody binding trimeric RBDs in 3-up or 2-up/1-down conformation. Therefore, RBD-specific neutralizing dIgA engages an unexpected action for enhanced SARS-CoV-2 nasal infection and injury in Syrian hamsters.

SUMMARY Highly transmissible SARS-CoV-2 Omicron variant has posted a new crisis for COVID-19 pandemic control. Within a month, Omicron is dominating over Delta variant in several countries probably due to immune evasion. It remains unclear whether vaccine-induced memory responses can be recalled by Omicron infection. Here, we investigated host immune responses in the first vaccine-breakthrough case of Omicron infection in Hong Kong. We found that the breakthrough infection rapidly recruited potent cross-reactive broad neutralizing antibodies (bNAbs) against current VOCs, including Alpha, Beta, Gamma, Delta and Omicron, from unmeasurable IC 50 values to mean 1:2929 at around 9-12 days, which were higher than the mean peak IC 50 values of BioNTech-vaccinees. Cross-reactive spike- and nucleocapsid-specific CD4 and CD8 T cell responses were detected. Similar results were also obtained in the second vaccine-breakthrough case of Omicron infection. Our preliminary findings may have timely implications to booster vaccine optimization and preventive strategies of pandemic control.

Abstract Background Nearly 4 billion doses of the BioNTech-mRNA and Sinovac-inactivated vaccines have been administrated globally, yet different vaccine-induced immunity against SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) remain incompletely investigated. Methods We compare the immunogenicity and durability of these two vaccines among fully vaccinated Hong Kong people. Findings Standard BioNTech and Sinovac vaccinations were tolerated and induced neutralizing antibody (NAb) (100% and 85.7%) and spike-specific CD4 T cell responses (96.7% and 82.1%), respectively. The geometric mean NAb IC 50 and median frequencies of reactive CD4 subsets were consistently lower among Sinovac-vaccinees than BioNTech-vaccinees. Against VOCs, NAb response rate and geometric mean IC 50 against B1.351 and B.1.617.2 were significantly lower for Sinovac (14.3%, 15 and 50%, 23.2) than BioNTech (79.4%, 107 and 94.1%, 131). Three months after vaccinations, NAbs to VOCs dropped near to detection limit, along with waning memory T cell responses, mainly among Sinovac-vaccinees. Interpretation Our results indicate that Sinovac-vaccinees may face higher risk to pandemic VOCs breakthrough infection. Funding This study was supported by the Hong Kong Research Grants Council Collaborative Research Fund (C7156-20GF to Z.C and C1134-20GF); the National Program on Key Research Project of China (Grant 2020YFC0860600, 2020YFA0707500 and 2020YFA0707504); Shenzhen Science and Technology Program (JSGG20200225151410198 and JCYJ20210324131610027); HKU Development Fund and LKS Faculty of Medicine Matching Fund to AIDS Institute; Hong Kong Innovation and Technology Fund, Innovation and Technology Commission and generous donation from the Friends of Hope Education Fund. Z.C.’s team was also partly supported by the Theme-Based Research Scheme (T11-706/18-N).

Osteocytes are the main stress-sensing cells in bone. The substances secreted by osteocytes under mechanical loading play a crucial role in maintaining body homeostasis. Osteocytes have recently been found to release exosomes into the circulation, but whether they are affected by mechanical loading or participate in the regulation of systemic homeostasis remains unclear.

Abstract Background Vaccines in emergency use are efficacious against COVID-19, yet vaccine-induced prevention against nasal SARS-CoV-2 infection remains suboptimal. Methods Since mucosal immunity is critical for nasal prevention, we investigated an intramuscular PD1-based receptor-binding domain (RBD) DNA vaccine (PD1-RBD-DNA) and intranasal live attenuated influenza-based vaccines (LAIV-CA4-RBD and LAIV-HK68-RBD) against SARS-CoV-2. Findings Substantially higher systemic and mucosal immune responses, including bronchoalveolar lavage IgA/IgG and lung polyfunctional memory CD8 T cells, were induced by the heterologous PD1-RBD-DNA/LAIV-HK68-RBD as compared with other regimens. When vaccinated animals were challenged at the memory phase, prevention of robust SARS-CoV-2 infection in nasal turbinate was achieved primarily by the heterologous regimen besides consistent protection in lungs. The regimen-induced antibodies cross-neutralized variants of concerns. Furthermore, LAIV-CA4-RBD could boost the BioNTech vaccine for improved mucosal immunity. Interpretation Our results demonstrated that intranasal influenza-based boost vaccination is required for inducing mucosal and systemic immunity for effective SARS-CoV-2 prevention in both upper and lower respiratory systems. Funding This study was supported by the Research Grants Council Collaborative Research Fund (C7156-20G, C1134-20G and C5110-20G), General Research Fund (17107019) and Health and Medical Research Fund (19181052 and 19181012) in Hong Kong; Outbreak Response to Novel Coronavirus (COVID-19) by the Coalition for Epidemic Preparedness Innovations; Shenzhen Science and Technology Program (JSGG20200225151410198); the Health@InnoHK, Innovation and Technology Commission of Hong Kong; and National Program on Key Research Project of China (2020YFC0860600, 2020YFA0707500 and 2020YFA0707504); and donations from the Friends of Hope Education Fund. Z.C.’s team was also partly supported by the Theme-Based Research Scheme (T11-706/18-N).