Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a disease caused by infection with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and has resulted in a pandemic1. The C5a complement factor and its receptor C5aR1 (also known as CD88) have a key role in the initiation and maintenance of several inflammatory responses by recruiting and activating neutrophils and monocytes1. Here we provide a longitudinal analysis of immune responses, including phenotypic analyses of immune cells and assessments of the soluble factors that are present in the blood and bronchoalveolar lavage fluid of patients at various stages of COVID-19 severity, including those who were paucisymptomatic or had pneumonia or acute respiratory distress syndrome. The levels of soluble C5a were increased in proportion to the severity of COVID-19 and high expression levels of C5aR1 receptors were found in blood and pulmonary myeloid cells, which supports a role for the C5a-C5aR1 axis in the pathophysiology of acute respiratory distress syndrome. Anti-C5aR1 therapeutic monoclonal antibodies prevented the C5a-mediated recruitment and activation of human myeloid cells, and inhibited acute lung injury in human C5aR1 knock-in mice. These results suggest that blockade of the C5a-C5aR1 axis could be used to limit the infiltration of myeloid cells in damaged organs and prevent the excessive lung inflammation and endothelialitis that are associated with acute respiratory distress syndrome in patients with COVID-19.

Abstract Both the innate and adaptive immune systems contribute to tumor immunosurveillance in mice and humans; however, there is a paucity of direct evidence of a role for natural killer (NK) cells in this important process. In this study, we investigated the intratumoral phenotypic profile and functions of NK cells in primary human tumor specimens of non–small cell lung carcinoma (NSCLC). We used in situ methods to quantify and localize NK cells using the NKp46 marker and we characterized their phenotype in blood, tumoral, and nontumoral samples of NSCLC patients. Intratumoral NK cells displayed a profound and coordinated alteration of their phenotype, with a drastic reduction of NK cell receptor expression specifically detected in the tumoral region. According to their altered phenotype, intratumoral NK cells exhibited profound defects in the ability to activate degranulation and IFN-γ production. We found that the presence of NK cells did not impact the clinical outcome of patients with NSCLC. Finally, we showed that tumor cells heterogeneously express ligands for both activating and inhibitory NK receptors. Taken together, our results suggest that the NSCLC tumor microenvironment locally impairs NK cells, rendering them less tumorcidal and thereby supportive to cancer progression. Cancer Res; 71(16); 5412–22. ©2011 AACR.

Abstract Inhibitory-cell killer immunoglobulin-like receptors (KIR) negatively regulate natural killer (NK) cell–mediated killing of HLA class I–expressing tumors. Lack of KIR-HLA class I interactions has been associated with potent NK-mediated antitumor efficacy and increased survival in acute myeloid leukemia (AML) patients upon haploidentical stem cell transplantation from KIR-mismatched donors. To exploit this pathway pharmacologically, we generated a fully human monoclonal antibody, 1-7F9, which cross-reacts with KIR2DL1, -2, and -3 receptors, and prevents their inhibitory signaling. The 1-7F9 monoclonal antibody augmented NK cell–mediated lysis of HLA-C–expressing tumor cells, including autologous AML blasts, but did not induce killing of normal peripheral blood mononuclear cells, suggesting a therapeutic window for preferential enhancement of NK-cell cytotoxicity against malignant target cells. Administration of 1-7F9 to KIR2DL3-transgenic mice resulted in dose-dependent rejection of HLA-Cw3–positive target cells. In an immunodeficient mouse model in which inoculation of human NK cells alone was unable to protect against lethal, autologous AML, preadministration of 1-7F9 resulted in long-term survival. These data show that 1-7F9 confers specific, stable blockade of KIR, boosting NK-mediated killing of HLA-matched AML blasts in vitro and in vivo, providing a preclinical basis for initiating phase 1 clinical trials with this candidate therapeutic antibody.