Despite signs of infection-including taste loss, dry mouth and mucosal lesions such as ulcerations, enanthema and macules-the involvement of the oral cavity in coronavirus disease 2019 (COVID-19) is poorly understood. To address this, we generated and analyzed two single-cell RNA sequencing datasets of the human minor salivary glands and gingiva (9 samples, 13,824 cells), identifying 50 cell clusters. Using integrated cell normalization and annotation, we classified 34 unique cell subpopulations between glands and gingiva. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) viral entry factors such as ACE2 and TMPRSS members were broadly enriched in epithelial cells of the glands and oral mucosae. Using orthogonal RNA and protein expression assessments, we confirmed SARS-CoV-2 infection in the glands and mucosae. Saliva from SARS-CoV-2-infected individuals harbored epithelial cells exhibiting ACE2 and TMPRSS expression and sustained SARS-CoV-2 infection. Acellular and cellular salivary fractions from asymptomatic individuals were found to transmit SARS-CoV-2 ex vivo. Matched nasopharyngeal and saliva samples displayed distinct viral shedding dynamics, and salivary viral burden correlated with COVID-19 symptoms, including taste loss. Upon recovery, this asymptomatic cohort exhibited sustained salivary IgG antibodies against SARS-CoV-2. Collectively, these data show that the oral cavity is an important site for SARS-CoV-2 infection and implicate saliva as a potential route of SARS-CoV-2 transmission.

Highlights•Stroma-free long-term expansion and differentiation of adult human lung stem cells•AT2 response to SARS-CoV-2 infection mirrors features of COVID-19 lungs•Infected AT2s upregulate IFNs and apoptotic pathways and decrease surfactants•Low-dose IFN pre-treatment blocks SARS-CoV-2 replication in alveolospheresSummaryCoronavirus infection causes diffuse alveolar damage leading to acute respiratory distress syndrome. The absence of ex vivo models of human alveolar epithelium is hindering an understanding of coronavirus disease 2019 (COVID-19) pathogenesis. Here, we report a feeder-free, scalable, chemically defined, and modular alveolosphere culture system for the propagation and differentiation of human alveolar type 2 cells/pneumocytes derived from primary lung tissue. Cultured pneumocytes express the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) receptor angiotensin-converting enzyme receptor type-2 (ACE2) and can be infected with virus. Transcriptome and histological analysis of infected alveolospheres mirror features of COVID-19 lungs, including emergence of interferon (IFN)-mediated inflammatory responses, loss of surfactant proteins, and apoptosis. Treatment of alveolospheres with IFNs recapitulates features of virus infection, including cell death. In contrast, alveolospheres pretreated with low-dose IFNs show a reduction in viral replication, suggesting the prophylactic effectiveness of IFNs against SARS-CoV-2. Human stem cell-based alveolospheres, thus, provide novel insights into COVID-19 pathogenesis and can serve as a model for understanding human respiratory diseases.Graphical abstract