Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a mild to moderate respiratory tract infection, however, a subset of patients progress to severe disease and respiratory failure. The mechanism of protective immunity in mild forms and the pathogenesis of severe COVID-19 associated with increased neutrophil counts and dysregulated immune responses remain unclear. In a dual-center, two-cohort study, we combined single-cell RNA-sequencing and single-cell proteomics of whole-blood and peripheral-blood mononuclear cells to determine changes in immune cell composition and activation in mild versus severe COVID-19 (242 samples from 109 individuals) over time. HLA-DRhiCD11chi inflammatory monocytes with an interferon-stimulated gene signature were elevated in mild COVID-19. Severe COVID-19 was marked by occurrence of neutrophil precursors, as evidence of emergency myelopoiesis, dysfunctional mature neutrophils, and HLA-DRlo monocytes. Our study provides detailed insights into the systemic immune response to SARS-CoV-2 infection and reveals profound alterations in the myeloid cell compartment associated with severe COVID-19.

Abstract Background Critically ill patients diagnosed with COVID-19 may develop a pro-thrombotic state that places them at a dramatically increased lethal risk. Although platelet activation is critical for thrombosis and is responsible for the thrombotic events and cardiovascular complications, the role of platelets in the pathogenesis of COVID-19 remains unclear. Methods Using platelets from healthy volunteers, non-COVID-19 and COVID-19 patients, as well as wild-type and hACE2 transgenic mice, we evaluated the changes in platelet and coagulation parameters in COVID-19 patients. We investigated ACE2 expression and direct effect of SARS-CoV-2 virus on platelets by RT-PCR, flow cytometry, Western blot, immunofluorescence, and platelet functional studies in vitro, FeCl 3 -induced thrombus formation in vivo, and thrombus formation under flow conditions ex vivo. Results We demonstrated that COVID-19 patients present with increased mean platelet volume (MPV) and platelet hyperactivity, which correlated with a decrease in overall platelet count. Detectable SARS-CoV-2 RNA in the blood stream was associated with platelet hyperactivity in critically ill patients. Platelets expressed ACE2, a host cell receptor for SARS-CoV-2, and TMPRSS2, a serine protease for Spike protein priming. SARS-CoV-2 and its Spike protein directly enhanced platelet activation such as platelet aggregation, PAC-1 binding, CD62P expression, α granule secretion, dense granule release, platelet spreading, and clot retraction in vitro, and thereby Spike protein enhanced thrombosis formation in wild-type mice transfused with hACE2 transgenic platelets, but this was not observed in animals transfused with wild-type platelets in vivo. Further, we provided evidence suggesting that the MAPK pathway, downstream of ACE2, mediates the potentiating role of SARS-CoV-2 on platelet activation, and that platelet ACE2 expression decreases following SARS-COV-2 stimulation. SARS-CoV-2 and its Spike protein directly stimulated platelets to facilitate the release of coagulation factors, the secretion of inflammatory factors, and the formation of leukocyte–platelet aggregates. Recombinant human ACE2 protein and anti-Spike monoclonal antibody could inhibit SARS-CoV-2 Spike protein-induced platelet activation. Conclusions Our findings uncovered a novel function of SARS-CoV-2 on platelet activation via binding of Spike to ACE2. SARS-CoV-2-induced platelet activation may participate in thrombus formation and inflammatory responses in COVID-19 patients.

Abstract A woman with coronavirus disease in her 35th week of pregnancy delivered an infant by cesarean section in a negative-pressure operating room. The infant was negative for severe acute respiratory coronavirus 2. This case suggests that mother-to-child transmission is unlikely for this virus.

Abstract We still know very little about how the human immune system responds to SARS-CoV-2. Here we construct a SARS-CoV-2 proteome microarray containing 18 out of the 28 predicted proteins and apply it to the characterization of the IgG and IgM antibodies responses in the sera from 29 convalescent patients. We find that all these patients had IgG and IgM antibodies that specifically bind SARS-CoV-2 proteins, particularly the N protein and S1 protein. Besides these proteins, significant antibody responses to ORF9b and NSP5 are also identified. We show that the S1 specific IgG signal positively correlates with age and the level of lactate dehydrogenase (LDH) and negatively correlates with lymphocyte percentage. Overall, this study presents a systemic view of the SARS-CoV-2 specific IgG and IgM responses and provides insights to aid the development of effective diagnostic, therapeutic and vaccination strategies.

Effective strategy to mitigate the ongoing pandemic of 2019 novel coronavirus (COVID-19) require a comprehensive understanding of humoral responses against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the emerging virus causing COVID-19. The dynamic profile of viral replication and shedding along with viral antigen specific antibody responses among COVID-19 patients started to be reported but there is no consensus on their patterns. Here, we conducted a serial investigation on 21 individuals infected with SARS-CoV-2 in two medical centres from Jiangsu Province, including 11 non-severe COVID-19 patients, and 5 severe COVID-19 patients and 5 asymptomatic carriers based on nucleic acid test and clinical symptoms. The longitudinal swab samples and sera were collected from these people for viral RNA testing and antibody responses, respectively. Our data revealed different pattern of seroconversion among these groups. All 11 non-severe COVID-19 patients and 5 severe COVID-19 patients were seroconverted during hospitalization or follow-up period, suggesting that serological testing is a complementary assay to nucleic acid test for those symptomatic COVID-19 patients. Of note, immediate antibody responses were identified among severe cases, compared to non-severe cases. On the other hand, only one were seroconverted for asymptomatic carriers. The SARS-CoV-2 specific antibody responses were well-maintained during the observation period. Such information is of immediate relevance and would assist COVID-19 clinical diagnosis, prognosis and vaccine design.

CD39/CD73-adenosine pathway has been recently defined as an important tumor-induced immunosuppressive mechanism. We here documented a fraction of CD11b+CD33+ myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) in peripheral blood and tumor tissues from non-small cell lung cancer (NSCLC) patients expressed surface ectonucleotidases CD39 and CD73. Tumor TGF-β stimulated CD39 and CD73 expression, thereby inhibited T cell and NK cell activity, and protected tumor cells from the cytotoxic effect of chemotherapy through ectonucleotidase activity. Mechanistically, TGF-β triggered phosphorylation of mammalian target of rapamycin, and subsequently activated hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) that induced CD39/CD73 expression on MDSCs. CD39 and CD73 on MDSCs, therefore, link their immunosuppressive and chemo-protective effects to NSCLC progression, providing novel targets for chemo-immunotherapeutic intervention.

Abstract Metformin is a broadly prescribed drug for type 2 diabetes that exerts antitumor activity, yet the mechanisms underlying this activity remain unclear. We show here that metformin treatment blocks the suppressive function of myeloid-derived suppressor cells (MDSC) in patients with ovarian cancer by downregulating the expression and ectoenzymatic activity of CD39 and CD73 on monocytic and polymononuclear MDSC subsets. Metformin triggered activation of AMP-activated protein kinase α and subsequently suppressed hypoxia-inducible factor α, which was critical for induction of CD39/CD73 expression in MDSC. Furthermore, metformin treatment correlated with longer overall survival in diabetic patients with ovarian cancer, which was accompanied by a metformin-induced reduction in the frequency of circulating CD39+CD73+ MDSC and a concomitant increase in the antitumor activities of circulating CD8+ T cells. Our results highlight a direct effect of metformin on MDSC and suggest that metformin may yield clinical benefit through improvement of antitumor T-cell immunity by dampening CD39/CD73-dependent MDSC immunosuppression in ovarian cancer patients. Significance: The antitumor activity of an antidiabetes drug is attributable to reduced immunosuppressive activity of myeloid-derived tumor suppressor cells. Cancer Res; 78(7); 1779–91. ©2018 AACR.

Background: Diabetes correlates with poor prognosis in patients with COVID-19, but very few studies have evaluated whether impaired fasting glucose (IFG) is also a risk factor for the poor outcomes of patients with COVID-19. Here we aimed to examine the associations between IFG and diabetes at admission with risks of complications and mortality among patients with COVID-19. Methods: In this multicenter retrospective cohort study, we enrolled 312 hospitalized patients with COVID-19 from 5 hospitals in Wuhan from Jan 1 to Mar 17, 2020. Clinical information, laboratory findings, complications, treatment regimens, and mortality status were collected. The associations between hyperglycemia and diabetes status at admission with primary composite end-point events (including mechanical ventilation, admission to intensive care unit, or death) were analyzed by Cox proportional hazards regression models. Results: The median age of the patients was 57 years (interquartile range 38–66), and 172 (55%) were women. At the time of hospital admission, 84 (27%) had diabetes (and 36 were new-diagnosed), 62 (20%) had IFG, and 166 (53%) had normal fasting glucose (NFG) levels. Compared to patients with NFG, patients with IFG and diabetes developed more primary composite end-point events (9 [5%], 11 [18%], 26 [31%]), including receiving mechanical ventilation (5 [3%], 6 [10%], 21 [25%]), and death (4 [2%], 9 [15%], 20 [24%]). Multivariable Cox regression analyses showed diabetes was associated increased risks of primary composite end-point events (hazard ratio 3.53; 95% confidence interval 1.48–8.40) and mortality (6.25; 1.91–20.45), and IFG was associated with an increased risk of mortality (4.11; 1.15–14.74), after adjusting for age, sex, hospitals and comorbidities. Conclusion: IFG and diabetes at admission were associated with higher risks of adverse outcomes among patients with COVID-19.

Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19), which is caused by SARS-CoV-2, varies with regard to symptoms and mortality rates among populations. Humoral immunity plays critical roles in SARS-CoV-2 infection and recovery from COVID-19. However, differences in immune responses and clinical features among COVID-19 patients remain largely unknown. Here, we report a database for COVID-19-specific IgG/IgM immune responses and clinical parameters (COVID-ONE humoral immune). COVID-ONE humoral immunity is based on a dataset that contains the IgG/IgM responses to 21 of 28 known SARS-CoV-2 proteins and 197 spike protein peptides against 2,360 COVID-19 samples collected from 783 patients. In addition, 96 clinical parameters for the 2,360 samples and information for the 783 patients are integrated into the database. Furthermore, COVID-ONE humoral immune provides a dashboard for defining samples and a one-click analysis pipeline for a single group or paired groups. A set of samples of interest is easily defined by adjusting the scale bars of a variety of parameters. After the “START” button is clicked, one can readily obtain a comprehensive analysis report for further interpretation. COVID-ONE-humoral immune is freely available at www.COVID-ONE.cn .

Collagen-induced arthritis (CIA) mouse model is currently the most widely used and reliable autoimmune model to study rheumatoid arthritis. In this model, we used bovine type II collagen (CII) and complete Freund’s adjuvant (CFA) or incomplete Freund’s adjuvant (IFA) to form emulsifier, and mice were injected intradermal to induce autoimmune arthritis (CIA). In this model, we ground bovine collagen type II (CII) with complete Freund’s adjuvant (CFA) or incomplete Freund’s adjuvant (IFA) to form emulsifiers, and intradermal injection in mice induced autoimmune arthritis (CIA). This article describes the mouse, CFA strains, key emulsification, anesthesia, and injection immune techniques, as well as the incidence, date of onset, score, pathological results of arthritis. The total time for preparation of reagents and immunization of 20 mice was about 2-2.5 hours. In this protocol, we induced a high incidence of CIA with DBA/1J in genetically susceptible mice and assessed the severity and pathology of the disease, at the same time we found that CII also can induced enteritis, including ileitis and colitis. The initial symptoms of arthritis appear in the 24-26 days of the experiment, that is, 3-5 days after the second immunization, the peak period of inflammation was 30-36 days, the arthritis incidence about 90-100%, at the same time, the incidence of enteritis and arthritis were the same, small intestinal inflammation was more severe, but the duration was short; while the colonic inflammation was mild, and the duration was longer than enteritis, we named it collagen induced inflammations (CIIs).