Infection-related diabetes can arise as a result of virus-associated β-cell destruction. Clinical data suggest that the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), causing the coronavirus disease 2019 (COVID-19), impairs glucose homoeostasis, but experimental evidence that SARS-CoV-2 can infect pancreatic tissue has been lacking. In the present study, we show that SARS-CoV-2 infects cells of the human exocrine and endocrine pancreas ex vivo and in vivo. We demonstrate that human β-cells express viral entry proteins, and SARS-CoV-2 infects and replicates in cultured human islets. Infection is associated with morphological, transcriptional and functional changes, including reduced numbers of insulin-secretory granules in β-cells and impaired glucose-stimulated insulin secretion. In COVID-19 full-body postmortem examinations, we detected SARS-CoV-2 nucleocapsid protein in pancreatic exocrine cells, and in cells that stain positive for the β-cell marker NKX6.1 and are in close proximity to the islets of Langerhans in all four patients investigated. Our data identify the human pancreas as a target of SARS-CoV-2 infection and suggest that β-cell infection could contribute to the metabolic dysregulation observed in patients with COVID-19.

Objective The generation of acinar and ductal cells from human pluripotent stem cells (PSCs) is a poorly studied process, although various diseases arise from this compartment. Design We designed a straightforward approach to direct human PSCs towards pancreatic organoids resembling acinar and ductal progeny. Results Extensive phenotyping of the organoids not only shows the appropriate marker profile but also ultrastructural, global gene expression and functional hallmarks of the human pancreas in the dish. Upon orthotopic transplantation into immunodeficient mice, these organoids form normal pancreatic ducts and acinar tissue resembling fetal human pancreas without evidence of tumour formation or transformation. Finally, we implemented this unique phenotyping tool as a model to study the pancreatic facets of cystic fibrosis (CF). For the first time, we provide evidence that in vitro , but also in our xenograft transplantation assay, pancreatic commitment occurs generally unhindered in CF. Importantly, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) activation in mutated pancreatic organoids not only mirrors the CF phenotype in functional assays but also at a global expression level. We also conducted a scalable proof-of-concept screen in CF pancreatic organoids using a set of CFTR correctors and activators, and established an mRNA-mediated gene therapy approach in CF organoids. Conclusions Taken together, our platform provides novel opportunities to model pancreatic disease and development, screen for disease-rescuing agents and to test therapeutic procedures.

Abstract Background We have previously identified an unsuspected role for GJB3 showing that the deficiency of this connexin protein induces aneuploidy in human and murine cells and accelerates cell transformation as well as tumor formation in xenograft models. The molecular mechanisms by which loss of GJB3 leads to aneuploidy and cancer initiation and progression remain unsolved. Methods GJB3 expression levels were determined by RT-qPCR and Western blot. The consequences of GJB3 knockdown on genome instability were assessed by metaphase chromosome counting, multinucleation of cells, by micronuclei formation and by the determination of spindle orientation. Interactions of GJB3 with α-tubulin and F-actin was analyzed by immunoprecipitation and immunocytochemistry. Consequences of GJB3 deficiency on microtubule and actin dynamics were measured by live cell imaging and fluorescence recovery after photobleaching experiments, respectively. Immunohistochemistry was used to determine GJB3 levels on human and murine bladder cancer tissue sections. Bladder cancer in mice was chemically induced by BBN-treatment. Results We find that GJB3 is highly expressed in the ureter and bladder epithelium, but it is downregulated in invasive bladder cancer cell lines and during tumor progression in both human and mouse bladder cancer. Downregulation of GJB3 expression leads to aneuploidy and genomic instability in karyotypically stable urothelial cells and experimental modulation of GJB3 levels alters the migration and invasive capacity of bladder cancer cell lines. Importantly, GJB3 interacts both with α-tubulin and F-actin. The impairment of these interactions alters the dynamics of these cytoskeletal components and leads to defective spindle orientation. Conclusion We conclude that deregulated microtubule and actin dynamics have an impact on proper chromosome separation and tumor cell invasion and migration. Consequently, these observations indicate a possible role for GJB3 in the onset and spreading of bladder cancer and demonstrate a molecular link between enhanced aneuploidy and invasive capacity cancer cells during tumor cell dissemination. Graphical Abstract