Resumen Introducción. Se han descrito diferentes marcadores inmunológicos durante la COVID-19, los cuales persisten incluso después de la convalecencia y se asocian con los estadios clínicos de la infección. Sin embargo, aún son pocos los estudios orientados al análisis exhaustivo de las alteraciones del sistema inmunológico en el curso de la infección. Objetivo. Evaluar la producción de citocinas proinflamatorias, la reacción de anticuerpos, y el fenotipo y la función de las células NK y los linfocitos T en una familia colombiana con infección por SARS-CoV-2. Materiales y métodos. Se evaluaron las citocinas proinflamatorias mediante RT-PCR y ELISA; la frecuencia, el fenotipo y la función de las células NK (en cocultivos con células K562) y linfocitos T CD8+ (estimulados con péptidos spike/RdRp) mediante citometría de flujo, y los anticuerpos anti-SARS-CoV-2, mediante inmunofluorescencia indirecta y prueba de neutralización por reducción de placa. Resultados. Durante la COVID-19 hubo una producción elevada de citocinas proinflamatorias, con disminución de las células NK CD56 bright y reacción citotóxica. Comparados con los controles sanos, los individuos infectados presentaron con gran frecuencia linfocitos T CD8+ disfuncionales CD38+HLA-DR-. Además, en los linfocitos T CD8+ estimulados con péptidos virales, predominó una reacción monofuncional con gran producción de IL-10 durante la fase aguda y una reacción bifuncional caracterizada por la coexpresión de CD107a y granzima B o perforina durante la convalecencia. Conclusión. Aunque la reacción inflamatoria caracteriza la infección por SARS-CoV-2, hay otras alteraciones fenotípicas y funcionales en células NK y linfocitos T CD8+ que podrían asociarse con la progresión de la infección. Se requieren estudios adicionales para entender estas alteraciones y guiar futuras estrategias de inmunoterapia.

Abstract Introduction: Immunological markers have been described during COVID-19 and persist after recovery. These immune markers are associated with clinical features among SARS- CoV-2 infected individuals. Nevertheless, studies reporting a comprehensive analysis of the immune changes occurring during SARS-CoV-2 infection are still limited. Objective: To evaluate the production of proinflammatory cytokines, the antibody response, and the phenotype and function of NK cells and T cells in a Colombian family cluster with SARS-CoV-2 infection. Materials and methods: Proinflammatory cytokines were evaluated by RT-PCR and ELISA. The frequency, phenotype, and function of NK cells (cocultures with K562 cells) and T-cells (stimulated with spike/RdRp peptides) were assessed by flow cytometry. Anti-SARS-CoV-2 antibodies were determined using indirect immunofluorescence and plaque reduction neutralization assay. Results: During COVID-19, we observed a high proinflammatory-cytokine production and a reduced CD56bright-NK cell and cytotoxic response. Compared with healthy controls, infected individuals had a higher frequency of dysfunctional CD8+ T cells CD38+HLA-DR-. During the acute phase, CD8+ T cells stimulated with viral peptides exhibited a monofunctional response characterized by high IL-10 production. However, during recovery, we observed a bifunctional response characterized by the co-expression of CD107a and granzyme B or perforin. Conclusion: Although the proinflammatory response is a hallmark of SARS-CoV-2 infection, other phenotypic and functional alterations in NK cells and CD8+ T cells could be associated with the outcome of COVID-19. However, additional studies are required to understand these alterations and to guide future immunotherapy strategies.

Resumen Introducción. El nuevo coronavirus causante de un brote de enfermedad respiratoria aguda en China en diciembre de 2019 se identificó como SARS-CoV-2. La enfermedad, denominada COVID-19, fue declarada pandemia por la Organización Mundial de la Salud (OMS). El primer caso de COVID-19 en Colombia se reportó el 6 de marzo de 2020; en este estudio se caracterizó un aislamiento temprano del virus SARS-CoV-2 de una muestra recolectada en abril de 2020. Objetivos. Describir y caracterizar una cepa temprana a partir de un aislamiento de SARS-CoV-2 durante la pandemia en Colombia. Materiales y métodos. Se obtuvo una muestra de un paciente con COVID-19 confirmada por qRT-PCR; la muestra fue inoculada en diferentes líneas celulares hasta la aparición del efecto citopático. Para confirmar la presencia de SARS-CoV-2 en el cultivo, se utilizó la qRT-PCR a partir de los sobrenadantes, la inmunofluorescencia indirecta (IFI) en células Vero-E6, así como microscopía electrónica y secuenciación de nueva generación (next-generation sequencing). Resultados. Se confirmó el aislamiento de SARS-CoV-2 en células Vero-E6 por la aparición del efecto citopático tres días después de la infección, así como mediante la qRT-PCR y la IFI positiva con suero de paciente convaleciente positivo para SARS-CoV-2. Además, en las imágenes de microscopía electrónica de trasmisión y de barrido de células infectadas se observaron estructuras compatibles con viriones de SARS-CoV-2. Por último, se obtuvo la secuencia completa del genoma, lo que permitió clasificar el aislamiento como linaje B.1.5. Conclusiones. La evidencia presentada en este artículo permite confirmar el primer aislamiento de SARS-CoV-2 en Colombia. Además, muestra que esta cepa se comporta en cultivo celular de manera similar a lo reportado en la literatura para otros aislamientos y que su composición genética está acorde con la variante predominante en el mundo. Finalmente, se resalta la importancia que tiene el aislamiento viral para la detección de anticuerpos, para la caracterización genotípica y fenotípica de la cepa y para probar compuestos con potencial antiviral.

Abstract Introduction: SARS-CoV-2 has been identified as the new coronavirus causing an outbreak of acute respiratory disease in China in December, 2019. This disease, currently named COVID-19, has been declared as a pandemic by the World Health Organization (WHO). The first case of COVID-19 in Colombia was reported on March 6, 2020. Here we characterize an early SARS-CoV-2 isolate from the pandemic recovered in April, 2020. Objective: To describe the isolation and characterization of an early SARS-CoV-2 isolate from the epidemic in Colombia. Materials and methods: A nasopharyngeal specimen from a COVID-19 positive patient was inoculated on different cell lines. To confirm the presence of SARS-CoV-2 on cultures we used qRT-PCR, indirect immunofluorescence assay, transmission and scanning electron microscopy, and next-generation sequencing. Results: We determined the isolation of SARS-CoV-2 in Vero-E6 cells by the appearance of the cytopathic effect three days post-infection and confirmed it by the positive results in the qRT-PCR and the immunofluorescence with convalescent serum. Transmission and scanning electron microscopy images obtained from infected cells showed the presence of structures compatible with SARS-CoV-2. Finally, a complete genome sequence obtained by next-generation sequencing allowed classifying the isolate as B.1.5 lineage. Conclusion: The evidence presented in this article confirms the first isolation of SARS-CoV-2 in Colombia. In addition, it shows that this strain behaves in cell culture in a similar way to that reported in the literature for other isolates and that its genetic composition is consistent with the predominant variant in the world. Finally, points out the importance of viral isolation for the detection of neutralizing antibodies, for the genotypic and phenotypic characterization of the strain and for testing compounds with antiviral potential.

ABSTRACT Introducción. Algunas variantes en genes que codifican los correceptores del HIV-1 y sus ligandos se han asociado individualmente a la resistencia natural frente a dicha infección. Sin embargo, su presencia simultánea ha sido poco estudiada. Objetivo. Evaluar la asociación de haplotipos individuales y multilocus en genes que codifican los correceptores virales CCR5 y CCR2 y sus ligandos CCL3 y CCL5 con la resistencia o la propensión a la infección por el HIV-1. Materiales y métodos. Nueve variantes en CCR5-CCR2, dos en CCL3 y dos en CCL5 fueron genotipificadas mediante reacción en cadena de la polimerasa de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (Restriction Fragment Length Polymorphism-PCR-RFLP) en 35 individuos seropositivos (casos) y 49 seronegativos expuestos (controles) de Colombia. Los haplotipos se infirieron utilizando el programa Arlequín, y su frecuencia individual o combinada se comparó en los casos y los controles mediante la prueba de ji al cuadrado. Se consideró significativo un valor de p’<0,05 después de la corrección de Bonferroni. Resultados. La homocigosis del haplogrupo humano (HH) E estaba ausente en los controles y era frecuente en los casos, es decir, con tendencia hacia la propensión. Los haplotipos C-C y T-T en CCL3 se asociaron con la propensión (p’=0,016) y la resistencia (p’<0,0001), respectivamente. Por último, en el análisis multilocus, el haplotipo combinado formado por HHC en CCR5-CCR2, T-T en CCL3 y G-C en CCL5 se asoció con la resistencia (p’=0,006). Conclusión. Los resultados de este estudio sugieren que ciertas combinaciones específicas de variantes en los genes de una misma vía de señalización pueden definir un fenotipo resistente al HIV-1. Aunque el tamaño de la muestra era pequeño, las asociaciones estadísticamente significativas sugieren un efecto considerable; sin embargo, estos resultados deben validarse en cohortes de mayor tamaño.

RESUMEN Introduction: Variants in genes encoding for HIV-1 co-receptors and their natural ligands have been individually associated to natural resistance to HIV-1 infection. However, the simultaneous presence of these variants has been poorly studied. Objective: To evaluate the association of single and multilocus haplotypes in genes coding for the viral co-receptors CCR5 and CCR2, and their ligands CCL3 and CCL5, with resistance or susceptibility to HIV-1 infection. Materials and methods: Nine variants in CCR5-CCR2, two SNPs in CCL3 and two in CCL5 were genotyped by PCR-RFLP in 35 seropositive (cases) and 49 HIV-1-exposed seronegative Colombian individuals (controls). Haplotypes were inferred using the Arlequin software, and their frequency in individual or combined loci was compared between cases and controls by the chi-square test. A p’ value <0.05 after Bonferroni correction was considered significant. Results: Homozygosis of the human haplogroup (HH) E was absent in controls and frequent in cases, showing a tendency to susceptibility. The haplotypes C-C and T-T in CCL3 were associated with susceptibility (p’=0.016) and resistance (p’<0.0001) to HIV-1 infection, respectively. Finally, in multilocus analysis, the haplotype combinations formed by HHC in CCR5-CCR2, T-T in CCL3 and G-C in CCL5 were associated with resistance (p’=0.006). Conclusion: Our results suggest that specific combinations of variants in genes from the same signaling pathway can define an HIV-1 resistant phenotype. Despite our small sample size, our statistically significant associations suggest strong effects; however, these results should be further validated in larger cohorts.

HIV infection induces alterations in almost all immune cell populations, mainly in CD4+ T cells, leading to the development of opportunistic infections. The gut-associated lymphoid tissue (GALT) constitutes the most important site for viral replication, because the main target cells, memory T-cells, reside in this tissue. It is currently known that alterations in GALT are critical during the course of the infection, as HIV-1 induces loss of tissue integrity and promotes translocation of microbial products from the intestinal lumen to the systemic circulation, leading to a persistent immune activation state and immune exhaustion. Although antiretroviral treatment decreases viral load and substantially improves the prognosis of the infection, the alterations in GALT remains, having a great impact on the ability to establish effective immune responses. This emphasizes the importance of developing new therapeutic alternatives that may promote structural and functional integrity of this tissue. In this regard, therapy with probiotics/prebiotics has beneficial effects in GALT, mainly in syndromes characterized by intestinal dysbiosis, including the HIV-1 infection. In these patients, the consumption of probiotics/prebiotics decreased microbial products in plasma and CD4+ T cell activation, increased CD4+ T cell frequency, in particular Th17, and improved the intestinal flora. In this review, the most important findings on the potential impact of the probiotics/prebiotics therapy are discussed.

RESUMEN Antecedentes: Los compuestos naturales son una buena fuente para el desarrollo de fármacos antirretrovirales con baja citotoxicidad. La enzima lacasa, producida por hongos del género Ganoderma sp. y Lentinus sp., inhibe la transcriptasa reversa (TR) del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1), en modelos in vitro, libres de células. Objetivos: En este estudio se evaluó la actividad anti-VIH-1 del extracto enzimático (EE) enriquecido con lacasa, producida por dos especies nativas de hongos de los mismos géneros en un modelo in vitro de cultivo celular. Métodos: La inhibición de la replicación viral se realizó usando la línea celular U373-MAGI infectada con virus recombinantes en la presencia/ausencia del EE y 48 hpi, el porcentaje de células infectadas se evaluó mediante citometría de flujo para GFP y ELISA para p24. La inhibición de la TR se determinó mediante la cuantificación de los productos tempranos y tardíos de la transcripción reversa utilizando una PCR cuantitativa. Resultados: El EE de Ganoderma sp. y Lentinus sp. inhibió la replicación del VIH-1 entre el 80 y 90% y disminuyó la producción de transcriptos tempranos y tardíos entre el 55,5% -91,3% y 82,1% -93,6%, respectivamente. El EE de Lentinus sp. mostró el mejor índice de selectividad (IS: 8.3). Conclusiones: Estos resultados sugieren el potencial anti-VIH-1 del EE para la exploración de una terapia alternativa contra la infección por el VIH-1.

ABSTRACT Background: Natural compounds are a good source for the development of antiretroviral drugs with low cytotoxicity. The laccase enzyme, produced by fungi of the genera Ganoderma sp. and Lentinus sp., inhibits the reverse transcriptase (RT) of the human immunodeficiency virus 1 (HIV-1), in cell-free models in vitro. Objetives: In this study we evaluated the anti-HIV-1 activity of the enzymatic extracts (EE) enriched with laccase, produced by two native species of fungi of the same genera in an in vitro cell culture model. Methods: The inhibition of viral replication was performed using the U373-MAGI cell line infected with recombinant viruses in the presence/absence of the EE and 48 hpi, the percentage of infected cells was evaluated by flow cytometry for green fluorescent protein -GFP- and ELISA for p24. The inhibition of the RT was determined by quantification of early and late products of reverse transcription using quantitative PCR. Results: The EEs from Ganoderma sp. and Lentinus sp. inhibited the replication of HIV-1 between 80 and 90% and decreased the production of early and late transcripts between 55,5%-91,3% and 82,1%-93,6% respectively. The EE from Lentinus sp. had the best selectivity index (SI: 8.3). Conclusions: These results suggest the potential anti-HIV-1 activity of the EE for the exploration of an alternative therapy against HIV-1 infection.

Marine sponges have been used for the isolation and purification of compounds with therapeutic properties for human use. These compounds are used mainly against viruses because these microorganisms mutate and create resistance easily to available treatments. In the last 60 years, marine sponges have been the subject of scientific research, which have addressed the discovery of compounds with activity against Herpes Simplex Virus (HSV) such as Ara-A; the avarol used against Human Immunodeficiency Virus Type 1 (HIV-1) and calyceramides against Influenza Virus. This article present a review of the chemistry and mechanism of action of the compounds isolated from marine sponges that have shown antiviral activity, to encourage the search for new molecules or their modification in order to obtain several sources of drug production and antiviral treatments. This review found that in vitro cell models have been the most used techniques and the HSV and HIV-1 are the main microorganisms studied for the determination of the antiviral activity; finally, it was found that the biological activities are directly related to the structure of the compounds, especially when they are analogs of amino acids or nucleotides.

Las esponjas marinas se han utilizado para el aislamiento y purificación de compuestos con propiedades terapéuticas para uso en humanos, los cuales se usan principalmente contra virus, debido a que estos microorganismos mutan y crean fácilmente resistencia a los tratamientos disponibles. En los últimos 60 años las esponjas marinas han sido objeto de investigaciones científicas, las cuales han permitido el descubrimiento de compuestos como el Ara-A, avarol y las caliceramidas con actividad contra el Virus Herpes Simple (VHS), el Virus de la Inmunodeficiencia Humana tipo 1(VIH-1) y el Virus de Influenza, respectivamente. Este trabajo presenta una revisión de la química y el mecanismo de acción de los compuestos aislados de esponjas marinas que han mostrado actividad antiviral, de modo que se incentive la búsqueda de nuevas moléculas o su modificación con el fin de conseguir fuentes de producción de medicamentos y tratamientos antivirales. La revisión plantea que los modelos celulares in vitro han sido las técnicas más utilizadas y que el VHS y el VIH-1 son los microorganismos más estudiados para la determinación de la actividad antiviral; finalmente, se sugiere que las actividades biológicas en general están directamente relacionadas con la estructura de los compuestos, en especial cuando son análogos de aminoácidos o nucleótidos.

Background: Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infection and Acquired immunodeficiency syndrome are mayor global public health issues. HIV-1 infection is now manageable as a chronic disease thanks to the development of antiretroviral therapy; however, the existence of HIV drug resistance and collateral effects have increased the search for therapeutic alternatives. Compounds of marine resources have been studied for their antiviral potential. Objectives: To evaluate the antiviral activity of isolated bromotyrosine-derivative compounds from the Colombian marine sponges, Verongula rigida and Aiolochoria crassa against HIV-1 infection in vitro. Methods: Cytotoxicity of 11 bromotyrosine-derivative compounds was determined by the MTT assay. Inhibition of HIV-1 replication was performed using the U373-MAGI cell line, which was infected with recombinant green fluorescent protein (GFP)-expressing viruses pseudotyped, in the presence or absence of the compounds. The percentage of infected cells was evaluated by flow cytometry. In addition, the inhibition of reverse transcription and nuclear import was determined by quantification of early and late reverse transcription products and 2-LTR circles, respectively, using quantitative PCR. Results: Aeroplysinin-1, purealidin B and 3-bromo-5-hydroxy-Omethyltyrosine inhibited the HIV-1 replication in a dose-dependent manner, with a median maximum percentage of inhibition of 74% (20 μM), 57% (80 μM) and 47% (80 μM), respectively. Importantly, none of these concentrations were cytotoxic. Aeroplysinin-1, 19-deoxyfistularin 3, purealidin B, fistularin 3 and 3-bromo-5-hydroxy-O-methyltyrosine inhibited the nuclear import efficiently; while 3,5-dibromo- N,N,N,O-tetramethyltyraminium, aeroplysinin-1, purealidin B, fistularin 3 and 3-bromo-5-hydroxy-Omethyltyrosine inhibited X4 HIV-1 cell entry with a median maximum percentage of inhibition ranging between 2 to 30%. Conclusions: Aeroplysinin-1, 19-deoxyfistularin 3, purealidin B, fistularin 3 and 3-bromo-5-hydroxy-O-methyltyrosine inhibited HIV replication at different steps. This study opens the possibility of chemically synthesizing these compounds and evaluating them as alternative therapies against HIV-1.

La historia natural de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 1 (VIH-1) es un proceso variable y complejo que, en forma similar a otras infecciones, ha hecho evidente la existencia de mecanismos de resistencia natural que pueden inhibir el establecimiento de la infección o su progresión hacia estadios avanzados. Cuando hay una exposición continua a partículas virales infecciosas, varios mecanismos genéticos e inmunitarios son esenciales para que se establezca la resistencia. El objetivo de este manuscrito fue revisar todos los mecanismos de resistencia al VIH-1, hasta el momento propuestos en seres humanos, y presentar los resultados más importantes que se han obtenido en diferentes estudios realizados en los últimos 10 años de investigación en esta área, en individuos colombianos, particularmente enfocados en determinar los mecanismos involucrados en la protección de un grupo de personas que se han expuesto repetidamente al virus, pero que han permanecido sin evidencia clínica ni serológica de infección por el VIH-1. Aunque los estudios llevados a cabo por nuestro grupo de investigación han corroborado el papel protector de algunos de los mecanismos de protección previamente propuestos, la investigación actual en esta área, a nivel mundial, ha hecho evidente que el fenómeno de resistencia natural depende de múltiples factores con una gran influencia genética, y que sólo mediante estudios multicéntricos que involucren individuos con diferente componente genético, podrán establecerse los mecanismos universales de protección. Profundizar en el conocimiento en esta área permitirá el desarrollo de nuevas medidas preventivas y terapéuticas para la infección por el VIH-1.

The natural history of human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) infection is a complex and variable process that, similarly to other infections, has clearly demonstrated the existence of mechanisms of human natural resistance. The resistance either inhibits the establishment of infection or delays disease progression. When there is continuous exposure to infectious viral particles, several genetic and immunological mechanisms are essential to lead to resistance to HIV-1 infection/progression. The objective of this manuscript was to review the different mechanisms so far proposed to be responsible for HIV-1 resistance and to present the main results derived from 10 years of research in this area among Colombian subjects. In particular, this review focuses on determining the mechanisms involved in the protection of a group of individuals repeatedly exposed to the virus but who remained exempt of serological and clinical evidence of HIV-1 infection. Although the studies carried out in our research group corroborated the protective role of some of the previously proposed mechanisms of protection, ongoing research worldwide has made it clear that the phenomenon of human natural resistance depends on multiple factors with an important genetic influence, and only multicenter studies involving individuals with different genetic backgrounds may determine more universal mechanisms of resistance. Increasing our knowledge in this field will contribute to the development of novel preventive and therapeutic measures.

Hyper-IgE syndrome (HIES) is a rare multisystem disorder characterized by increased susceptibility to infections associated with heterogeneous immunologic and non-immunologic abnormalities. Most patients consistently exhibit defective antigen-induced-T cell activation, that could be partly due to altered costimulation involving accessory molecules; however, the expression of these molecules has never been documented in HIES. Therefore, we investigated the expression of CD11a, CD28, CD40, CD54, CD80, CD86, and CD154 in peripheral blood mononuclear cells from six patients and six healthy controls by flow cytometry after autologous and mixed allogeneic reactions. Only the allogeneic stimuli induced significant proliferative responses and interleukin 2 and interferon gamma production in both groups. Most accessory molecules showed similar expression between patients and controls with the exception of CD54, being expressed at lower levels in HIES patients regardless of the type of stimulus used. Decreased expression of CD54 could partly explain the deficient T cell activation to specific recall antigens in HIES patients, and might be responsible for their higher susceptibility to infections with defined types of microorganisms.