Analysis of rhesus macaque leukocytes disclosed the presence of an 18-residue macrocyclic, tridisulfide antibiotic peptide in granules of neutrophils and monocytes. The peptide, termed rhesus theta defensin-1 (RTD-1), is microbicidal for bacteria and fungi at low micromolar concentrations. Antibacterial activity of the cyclic peptide was threefold greater than that of an open-chain analog, and the cyclic conformation was required for antimicrobial activity in the presence of 150 millimolar sodium chloride. Biosynthesis of RTD-1 involves the head-to-tail ligation of two α-defensin–related nonapeptides, requiring the formation of two new peptide bonds. Thus, host defense cells possess mechanisms for synthesis and granular packaging of macrocyclic antibiotic peptides that are components of the phagocyte antimicrobial armamentarium.

ABSTRACT Despite recent insights into mucosal human immunodeficiency virus (HIV) transmission, the route used by primate lentiviruses to traverse the stratified squamous epithelium of mucosal surfaces remains undefined. To determine if dendritic cells (DC) are used by primate lentiviruses to traverse the epithelial barrier of the genital tract, rhesus macaques were intravaginally exposed to cell-free simian immunodeficiency virus SIVmac251. We examined formalin-fixed tissues and HLA-DR + -enriched cell suspensions to identify the cells containing SIV RNA in the genital tract and draining lymph nodes within the first 24 h of infection. Using SIV-specific fluorescent in situ hybridization combined with immunofluorescent antibody labeling of lineage-specific cell markers, numerous SIV RNA + DC were documented in cell suspensions from the vaginal epithelium 18 h after vaginal inoculation. In addition, we determined the minimum time that the SIV inoculum must remain in contact with the genital mucosa for the virus to move from the vaginal lumen into the mucosa. We now show that SIV enters the vaginal mucosa within 60 min of intravaginal exposure, infecting primarily intraepithelial DC and that SIV-infected cells are located in draining lymph nodes within 18 h of intravaginal SIV exposure. The speed with which primate lentiviruses penetrate mucosal surfaces, infect DC, and disseminate to draining lymph nodes poses a serious challenge to HIV vaccine development.

The chronic phase of HIV infection is marked by pathological activation of the immune system, the extent of which better predicts disease progression than either plasma viral load or CD4+ T cell count. Recently, translocation of microbial products from the gastrointestinal tract has been proposed as an underlying cause of this immune activation, based on indirect evidence including the detection of microbial products and specific immune responses in the plasma of chronically HIV-infected humans or SIV-infected Asian macaques. We analyzed tissues from SIV-infected rhesus macaques (RMs) to provide direct in situ evidence for translocation of microbial constituents from the lumen of the intestine into the lamina propria and to draining and peripheral lymph nodes and liver, accompanied by local immune responses in affected tissues. In chronically SIV-infected RMs this translocation is associated with breakdown of the integrity of the epithelial barrier of the gastrointestinal (GI) tract and apparent inability of lamina propria macrophages to effectively phagocytose translocated microbial constituents. By contrast, in the chronic phase of SIV infection in sooty mangabeys, we found no evidence of epithelial barrier breakdown, no increased microbial translocation and no pathological immune activation. Because immune activation is characteristic of the chronic phase of progressive HIV/SIV infections, these findings suggest that increased microbial translocation from the GI tract, in excess of capacity to clear the translocated microbial constituents, helps drive pathological immune activation. Novel therapeutic approaches to inhibit microbial translocation and/or attenuate chronic immune activation in HIV-infected individuals may complement treatments aimed at direct suppression of viral replication.

ABSTRACT In the current global AIDS pandemic, more than half of new human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infections are acquired by women through intravaginal HIV exposure. For this study, we explored pathogenesis issues relevant to the development of effective vaccines to prevent infection by this route, using an animal model in which female rhesus macaques were exposed intravaginally to a high dose of simian immunodeficiency virus (SIV). We examined in detail the events that transpire from hours to a few days after intravaginal SIV exposure through week 4 to provide a framework for understanding the propagation, dissemination, and establishment of infection in lymphatic tissues (LTs) during the acute stage of infection. We show that the mucosal barrier greatly limits the infection of cervicovaginal tissues, and thus the initial founder populations of infected cells are small. While there was evidence of rapid dissemination to distal sites, we also show that continuous seeding from an expanding source of production at the portal of entry is likely critical for the later establishment of a productive infection throughout the systemic LTs. The initially small founder populations and dependence on continuous seeding to establish a productive infection in systemic LTs define a small window of maximum vulnerability for the virus in which there is an opportunity for the host, vaccines, or other interventions to prevent or control infection.

Chronic immune activation and progression to AIDS are observed after SIV infection in macaques but not in natural host primate species. To better understand this dichotomy, we compared acute pathogenic SIV infection in pigtailed macaques (PTs) to non-pathogenic infection in African green monkeys (AGMs). SIVagm-infected PTs, but not SIVagm-infected AGMs, rapidly developed systemic immune activation, marked and selective depletion of IL-17-secreting (Th17) cells, and loss of the balance between Th17 and T regulatory (Treg) cells in blood, lymphoid organs, and mucosal tissue. The loss of Th17 cells was found to be predictive of systemic and sustained T cell activation. Collectively, these data indicate that loss of the Th17 to Treg balance is related to SIV disease progression.

The Clinic for Special Children (CSC) has integrated biochemical and molecular methods into a rural pediatric practice serving Old Order Amish and Mennonite (Plain) children. Among the Plain people, we have used single nucleotide polymorphism (SNP) microarrays to genetically map recessive disorders to large autozygous haplotype blocks (mean = 4.4 Mb) that contain many genes (mean = 79). For some, uninformative mapping or large gene lists preclude disease-gene identification by Sanger sequencing. Seven such conditions were selected for exome sequencing at the Broad Institute; all had been previously mapped at the CSC using low density SNP microarrays coupled with autozygosity and linkage analyses. Using between 1 and 5 patient samples per disorder, we identified sequence variants in the known disease-causing genes SLC6A3 and FLVCR1, and present evidence to strongly support the pathogenicity of variants identified in TUBGCP6, BRAT1, SNIP1, CRADD, and HARS. Our results reveal the power of coupling new genotyping technologies to population-specific genetic knowledge and robust clinical data.

CD4 T follicular helper (T

As novel SARS-CoV-2 variants continue to emerge, it is critical that their potential to cause severe disease and evade vaccine-induced immunity is rapidly assessed in humans and studied in animal models. In early January 2021, a novel variant of concern (VOC) designated B.1.429 comprising 2 lineages, B.1.427 and B.1.429, was originally detected in California (CA) and shown to enhance infectivity in vitro and decrease antibody neutralization by plasma from convalescent patients and vaccine recipients. Here we examine the virulence, transmissibility, and susceptibility to pre-existing immunity for B 1.427 and B 1.429 in the Syrian hamster model. We find that both strains exhibit enhanced virulence as measured by increased body weight loss compared to hamsters infected with ancestral B.1 (614G), with B.1.429 causing the most body weight loss among all 3 lineages. Faster dissemination from airways to parenchyma and more severe lung pathology at both early and late stages were also observed with B.1.429 infections relative to B.1. (614G) and B.1.427 infections. In addition, subgenomic viral RNA (sgRNA) levels were highest in oral swabs of hamsters infected with B.1.429, however sgRNA levels in lungs were similar in all three strains. This demonstrates that B.1.429 replicates to higher levels than ancestral B.1 (614G) or B.1.427 in the upper respiratory tract (URT) but not in the lungs. In multi-virus in-vivo competition experiments, we found that epsilon (B.1.427/B.1.429) and gamma (P.1) dramatically outcompete alpha (B.1.1.7), beta (B.1.351) and zeta (P.2) in the lungs. In the URT gamma, and epsilon dominate, but the highly infectious alpha variant also maintains a moderate size niche. We did not observe significant differences in airborne transmission efficiency among the B.1.427, B.1.429 and ancestral B.1 (614G) variants in hamsters. These results demonstrate enhanced virulence and high relative fitness of the epsilon (B.1.427/B.1.429) variant in Syrian hamsters compared to an ancestral B.1 (614G) strain.In the last 12 months new variants of SARS-CoV-2 have arisen in the UK, South Africa, Brazil, India, and California. New SARS-CoV-2 variants will continue to emerge for the foreseeable future in the human population and the potential for these new variants to produce severe disease and evade vaccines needs to be understood. In this study, we used the hamster model to determine the epsilon (B.1.427/429) SARS-CoV-2 strains that emerged in California in late 2020 cause more severe disease and infected hamsters have higher viral loads in the upper respiratory tract compared to the prior B.1 (614G) strain. These findings are consistent with human clinical data and help explain the emergence and rapid spread of this strain in early 2021.