Abstract SARS-CoV-2 and its variants are raging worldwide. Unfortunately, the global vaccination is not efficient enough to attain a vaccine-based herd-immunity and yet no special and effective drug is developed to contain the spread of the disease. Previously we have identified CD147 as a novel receptor for SARS-CoV-2 infection. Here, we demonstrated that CD147 antibody effectively inhibits infection and cytokine storm caused by SARS-CoV-2 variants. In CD147 KO VeroE6 cells, infections of SARS-CoV-2, its variants (B.1.1.7, B.1.351) and pseudovirus mutants (B.1.1.7, B.1.351, B.1.525, B.1.526 (S477N), B.1.526 (E484K), P.1, P.2, B.1.617.1, B.1.617.2) were decreased. Meanwhile, CD147 antibody effectively blocked the entry of variants and pseudomutants in VeroE6 cells, and inhibited the expression of cytokines. A model of SARS-CoV-2-infected hCD147 transgenic mice was constructed, which recapitulated the features of exudative diffuse alveolar damage and dynamic immune responses of COVID-19. CD147 antibody could effectively clear the virus and alveolar exudation, resolving the pneumonia. We found the elevated level of cyclophilin A (CyPA) in plasma of severe/critical cases, and identified CyPA as the most important proinflammatory intermediate causing cytokine storm. Mechanistically, spike protein of SARS-CoV-2 bound to CD147 and initiated the JAK-STAT pathway, which induced expression of CyPA. CyPA reciprocally bound to CD147, triggered MAPK pathway and consequently mediated the expression of cytokine and chemokine. In conclusion, CD147 is a critical target for SARS-CoV-2 variants and CD147 antibody is a promising drug to control the new wave of COVID-19 epidemic.

Currently, COVID-19 caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been widely spread around the world; nevertheless, so far there exist no specific antiviral drugs for treatment of the disease, which poses great challenge to control and contain the virus. Here, we reported a research finding that SARS-CoV-2 invaded host cells via a novel route of CD147-spike protein (SP). SP bound to CD147, a receptor on the host cells, thereby mediating the viral invasion. Our further research confirmed this finding. First, in vitro antiviral tests indicated Meplazumab, an anti-CD147 humanized antibody, significantly inhibited the viruses from invading host cells, with an EC50 of 24.86 μg/mL and IC50 of 15.16 μg/mL. Second, we validated the interaction between CD147 and SP, with an affinity constant of 1.85E-07M. Co-Immunoprecipitation and ELISA also confirmed the binding of the two proteins. Finally, the localization of CD147 and SP was observed in SARS-CoV-2 infected Vero E6 cells by immuno-electron microscope. Therefore, the discovery of the new route CD147-SP for SARS-CoV-2 invading host cells provides a critical target for development of specific antiviral drugs.

ABSTRACT In elderly individuals, bone aging can lead to dysregulation of the bone immune microenvironment, resulting in the formation of osteoporotic microenvironment. Consequently, this can cause delayed bone fracture healing and early implant failure. Regarding osteoporotic microenvironment, the interaction between bone mesenchymal stem cells (BMSCs) and macrophages has gained increasing attention. Aged BMSCs exhibit a senescence-associated secretory phenotype (SASP). And SASP, together with macrophage inflammaging, contributes to the inflammatory microenvironment leading to osteoporosis and delayed bone healing. USP7, as a key deubiquitinase regulating cellular senescence and inflammation, has been found to promote senolysis when inhibited. This study investigated the effects of USP7 inhibition on aged BMSCs and bone marrow derived macrophages (BMDMs), as well as their interactive patterns. Through mRNA-Seq analysis, it was found that USP7 inhibition induced senolysis and osteogenic differentiation in aged BMSCs. For senescent BMDMs, USP7 inhibition suppressed NLRP3 inflammasome pathway and enhanced efferocytosis capacity through EPSIN1/LRP1 pathway, enabling them to efficiently clear apoptotic aged BMSCs caused by USP7 inhibition. Furthermore, by administering P5091 systemically to aged mice, it was discovered that USP7 inhibition could rescue bone loss and promote osseointegration of aged C57BL/6J mice via BMDMs efferocytosis and BMSCs senolysis. This study highlights the potential of USP7 inhibition in promoting senolysis in aged BMSCs and enhancing the efferocytosis capacity of senescent BMDMs, which exerts a synergistic therapeutic effect by inducing senescent cell apoptosis and immune clearance. The "kill and bury" model proposed in this study for aged BMSCs-BMDMs crosstalk holds promise for future mechanistic research and drug development. Lay summary The inflammatory osteoimmunology state is an important mechanism underlying age-related osteoporosis and delayed osseointegration. The interaction between BMSCs and macrophages may represent crucial therapeutic targets. On one hand, this study reveals that USP7 depletion could induce apoptosis of aged BMSCs through senolysis, while on the other hand, USP7 depletion could promote macrophage efferocytosis via the EPSIN1/LRP1 pathway, thereby clearing apoptotic aged BMSCs. This process simultaneously contributed to the clearance of senescent cells and the promotion of M2 polarization in macrophages. Moreover, in vivo experiments also demonstrate that USP7 inhibition improved age-related osteoporosis and osteoporotic osseointegration by promoting senolysis and efferocytosis in aged mice, highlighting USP7 as a potential therapeutic target for bone aging-related diseases.