Toll-like receptors (TLR) are crucial components in the initiation of innate immune responses to a variety of pathogens, triggering the production of pro-inflammatory cytokines and type I and II interferons, which are responsible for innate antiviral responses. Among the different TLRs, TLR7 recognizes several single-stranded RNA viruses including SARS-CoV-2. We and others identified rare loss-of-function variants in X-chromosomal TLR7 in young men with severe COVID-19 and with no prior history of major chronic diseases, that were associated with impaired TLR7 signaling as well as type I and II IFN responses. Here, we performed RNA sequencing to investigate transcriptome variations following imiquimod stimulation of peripheral blood mononuclear cells isolated from patients carrying previously identified hypomorphic, hypofunctional, and loss-of-function TLR7 variants. Our investigation revealed a profound impairment of the TLR7 pathway in patients carrying loss-of-function variants. Of note, a failure in IFNγ upregulation following stimulation was also observed in cells harboring the hypofunctional and hypomorphic variants. We also identified new TLR7 variants in severely affected male patients for which a functional characterization of the TLR7 pathway was performed demonstrating a decrease in mRNA levels in the IFNα, IFNγ, RSAD2, ACOD1, IFIT2, and CXCL10 genes.

Rare variants in Toll-like receptor 7 results in functional impairment and downregulation of cytokine-mediated signaling in COVID-19 patients / Mantovani, S.; Daga, S.; Fallerini, C.; Baldassarri, M.; Benetti, E.; Picchiotti, N.; Fava, F.; Galli, A.; Zibellini, S.; Bruttini, M.; Palmieri, M.; Croci, S.; Amitrano, S.; Alaverdian, D.; Capitani, K.; Furini, S.; Mari, F.; Meloni, I.; Montagnani, F.; Tumbarello, M.; Rancan, I.; Fabbiani, M.; Rossetti, B.; Bergantini, L.; D'Alessandro, M.; Cameli, P.; Bennett, D.; Anedda, F.; Marcantonio, S.; Scolletta, S.; Franchi, F.; Mazzei, M. A.; Guerrini, S.; Conticini, E.; Cantarini, L.; Frediani, B.; Tacconi, D.; Raffaelli, C. S.; Feri, M.; Donati, A.; Scala, R.; Guidelli, L.; Spargi, G.; Corridi, M.; Nencioni, C.; Croci, L.; Caldarelli, G. P.; Romani, D.; Piacentini, P.; Bandini, M.; Desanctis, E.; Cappelli, S.; Canaccini, A.; Verzuri, A.; Anemoli, V.; Pisani, M.; Ognibene, A.; Pancrazzi, A.; Lorubbio, M.; Vaghi, M.; D'Arminio Monforte, A.; Miraglia, F. G.; Bruno, R.; Vecchia, M.; Girardis, M.; Venturelli, S.; Busani, S.; Cossarizza, A.; Antinori, A.; Vergori, A.; Emiliozzi, A.; Rusconi, S.; Siano, M.; Gabrieli, A.; Riva, A.; Francisci, D.; Schiaroli, E.; Paciosi, F.; Tommasi, A.; Scotton, P. G.; Andretta, F.; Panese, S.; Baratti, S.; Scaggiante, R.; Gatti, F.; Parisi, S. G.; Castelli, F.; Quiros-Roldan, E.; Antoni, M. D.; Zanella, I.; Della Monica, M.; Piscopo, C.; Capasso, M.; Russo, R.; Andolfo, I.; Iolascon, A.; Fiorentino, G.; Carella, M.; Castori, M.; Aucella, F.; Raggi, P.; Perna, R.; Bassetti, M.; Di Biagio, A.; Sanguinetti, M.; Masucci, L.; Guarnaccia, A.; Valente, S.; De Vivo, O.; Doddato, G.; Lista, M.; Beligni, G.; Valentino, F.; Zguro, K.; Tita, R.; Giliberti, A.; Mencarelli, M. A.; Rizzo, C. L.; Pinto, A. M.; Ariani, F.; Di Sarno, L.; Bargagli, E.; Mandala, M.; Giorli, A.; Salerni, L.; Zucchi, P.; Parravicini, P.; Menatti, E.; Trotta, T.; Giannattasio, F.; Coiro, G.; Lena, F.; Lacerenza, G.; Mussini, C.; Martinelli, E.; Tavecchia, L.; Belli, M. A.; Crotti, L.; Parati, G.; Sanarico, M.; Raimondi, F.; Biscarini, F.; Stella, A.; Bachetti, T.; La Rovere, M. T.; Ludovisi, S.; Bussotti, M.; Dei, S.; Ravaglia, S.; Artuso, R.; Andreucci, E.; Gori, G.; Pagliazzi, A.; Fiorentini, E.; Perrella, A.; Bianchi, F.; Bergomi, P.; Catena, E.; Colombo, R.; Luchi, S.; Morelli, G.; Petrocelli, P.; Iacopini, S.; Modica, S.; Baroni, S.; Segala, F. V.; Falcone, M.; Tiseo, G.; Barbieri, C.; Matucci, T.; Grassi, D.; Ferri, C.; Marinangeli, F.; Brancati, F.; Vincenti, A.; Borgo, V.; Lombardi, S.; Lenzi, M.; Di Pietro, M. A.; Vichi, F.; Romanin, B.; Attala, L.; Costa, C.; Gabbuti, A.; Mene, R.; Colaneri, M.; Casprini, P.; Merla, G.; Squeo, G. M.; Maffezzoni, M.; Frullanti, E.; Mondelli, M. U.; Renieri, A.. - In: GENES AND IMMUNITY. - ISSN 1466-4879. - 23:1(2021), pp. 51-56. [10.1038/s41435-021-00157-1]

Rare variants in Toll-like receptor 7 results in functional impairment and downregulation of cytokine-mediated signaling in COVID-19 patients

Girardis M.;Venturelli S.;Busani S.;Cossarizza A.;Mussini C.;
2021

Abstract

Toll-like receptors (TLR) are crucial components in the initiation of innate immune responses to a variety of pathogens, triggering the production of pro-inflammatory cytokines and type I and II interferons, which are responsible for innate antiviral responses. Among the different TLRs, TLR7 recognizes several single-stranded RNA viruses including SARS-CoV-2. We and others identified rare loss-of-function variants in X-chromosomal TLR7 in young men with severe COVID-19 and with no prior history of major chronic diseases, that were associated with impaired TLR7 signaling as well as type I and II IFN responses. Here, we performed RNA sequencing to investigate transcriptome variations following imiquimod stimulation of peripheral blood mononuclear cells isolated from patients carrying previously identified hypomorphic, hypofunctional, and loss-of-function TLR7 variants. Our investigation revealed a profound impairment of the TLR7 pathway in patients carrying loss-of-function variants. Of note, a failure in IFNγ upregulation following stimulation was also observed in cells harboring the hypofunctional and hypomorphic variants. We also identified new TLR7 variants in severely affected male patients for which a functional characterization of the TLR7 pathway was performed demonstrating a decrease in mRNA levels in the IFNα, IFNγ, RSAD2, ACOD1, IFIT2, and CXCL10 genes.
2021
23
1
51
56
Rare variants in Toll-like receptor 7 results in functional impairment and downregulation of cytokine-mediated signaling in COVID-19 patients / Mantovani, S.; Daga, S.; Fallerini, C.; Baldassarri, M.; Benetti, E.; Picchiotti, N.; Fava, F.; Galli, A.; Zibellini, S.; Bruttini, M.; Palmieri, M.; Croci, S.; Amitrano, S.; Alaverdian, D.; Capitani, K.; Furini, S.; Mari, F.; Meloni, I.; Montagnani, F.; Tumbarello, M.; Rancan, I.; Fabbiani, M.; Rossetti, B.; Bergantini, L.; D'Alessandro, M.; Cameli, P.; Bennett, D.; Anedda, F.; Marcantonio, S.; Scolletta, S.; Franchi, F.; Mazzei, M. A.; Guerrini, S.; Conticini, E.; Cantarini, L.; Frediani, B.; Tacconi, D.; Raffaelli, C. S.; Feri, M.; Donati, A.; Scala, R.; Guidelli, L.; Spargi, G.; Corridi, M.; Nencioni, C.; Croci, L.; Caldarelli, G. P.; Romani, D.; Piacentini, P.; Bandini, M.; Desanctis, E.; Cappelli, S.; Canaccini, A.; Verzuri, A.; Anemoli, V.; Pisani, M.; Ognibene, A.; Pancrazzi, A.; Lorubbio, M.; Vaghi, M.; D'Arminio Monforte, A.; Miraglia, F. G.; Bruno, R.; Vecchia, M.; Girardis, M.; Venturelli, S.; Busani, S.; Cossarizza, A.; Antinori, A.; Vergori, A.; Emiliozzi, A.; Rusconi, S.; Siano, M.; Gabrieli, A.; Riva, A.; Francisci, D.; Schiaroli, E.; Paciosi, F.; Tommasi, A.; Scotton, P. G.; Andretta, F.; Panese, S.; Baratti, S.; Scaggiante, R.; Gatti, F.; Parisi, S. G.; Castelli, F.; Quiros-Roldan, E.; Antoni, M. D.; Zanella, I.; Della Monica, M.; Piscopo, C.; Capasso, M.; Russo, R.; Andolfo, I.; Iolascon, A.; Fiorentino, G.; Carella, M.; Castori, M.; Aucella, F.; Raggi, P.; Perna, R.; Bassetti, M.; Di Biagio, A.; Sanguinetti, M.; Masucci, L.; Guarnaccia, A.; Valente, S.; De Vivo, O.; Doddato, G.; Lista, M.; Beligni, G.; Valentino, F.; Zguro, K.; Tita, R.; Giliberti, A.; Mencarelli, M. A.; Rizzo, C. L.; Pinto, A. M.; Ariani, F.; Di Sarno, L.; Bargagli, E.; Mandala, M.; Giorli, A.; Salerni, L.; Zucchi, P.; Parravicini, P.; Menatti, E.; Trotta, T.; Giannattasio, F.; Coiro, G.; Lena, F.; Lacerenza, G.; Mussini, C.; Martinelli, E.; Tavecchia, L.; Belli, M. A.; Crotti, L.; Parati, G.; Sanarico, M.; Raimondi, F.; Biscarini, F.; Stella, A.; Bachetti, T.; La Rovere, M. T.; Ludovisi, S.; Bussotti, M.; Dei, S.; Ravaglia, S.; Artuso, R.; Andreucci, E.; Gori, G.; Pagliazzi, A.; Fiorentini, E.; Perrella, A.; Bianchi, F.; Bergomi, P.; Catena, E.; Colombo, R.; Luchi, S.; Morelli, G.; Petrocelli, P.; Iacopini, S.; Modica, S.; Baroni, S.; Segala, F. V.; Falcone, M.; Tiseo, G.; Barbieri, C.; Matucci, T.; Grassi, D.; Ferri, C.; Marinangeli, F.; Brancati, F.; Vincenti, A.; Borgo, V.; Lombardi, S.; Lenzi, M.; Di Pietro, M. A.; Vichi, F.; Romanin, B.; Attala, L.; Costa, C.; Gabbuti, A.; Mene, R.; Colaneri, M.; Casprini, P.; Merla, G.; Squeo, G. M.; Maffezzoni, M.; Frullanti, E.; Mondelli, M. U.; Renieri, A.. - In: GENES AND IMMUNITY. - ISSN 1466-4879. - 23:1(2021), pp. 51-56. [10.1038/s41435-021-00157-1]
Mantovani, S.; Daga, S.; Fallerini, C.; Baldassarri, M.; Benetti, E.; Picchiotti, N.; Fava, F.; Galli, A.; Zibellini, S.; Bruttini, M.; Palmieri, M.; Croci, S.; Amitrano, S.; Alaverdian, D.; Capitani, K.; Furini, S.; Mari, F.; Meloni, I.; Montagnani, F.; Tumbarello, M.; Rancan, I.; Fabbiani, M.; Rossetti, B.; Bergantini, L.; D'Alessandro, M.; Cameli, P.; Bennett, D.; Anedda, F.; Marcantonio, S.; Scolletta, S.; Franchi, F.; Mazzei, M. A.; Guerrini, S.; Conticini, E.; Cantarini, L.; Frediani, B.; Tacconi, D.; Raffaelli, C. S.; Feri, M.; Donati, A.; Scala, R.; Guidelli, L.; Spargi, G.; Corridi, M.; Nencioni, C.; Croci, L.; Caldarelli, G. P.; Romani, D.; Piacentini, P.; Bandini, M.; Desanctis, E.; Cappelli, S.; Canaccini, A.; Verzuri, A.; Anemoli, V.; Pisani, M.; Ognibene, A.; Pancrazzi, A.; Lorubbio, M.; Vaghi, M.; D'Arminio Monforte, A.; Miraglia, F. G.; Bruno, R.; Vecchia, M.; Girardis, M.; Venturelli, S.; Busani, S.; Cossarizza, A.; Antinori, A.; Vergori, A.; Emiliozzi, A.; Rusconi, S.; Siano, M.; Gabrieli, A.; Riva, A.; Francisci, D.; Schiaroli, E.; Paciosi, F.; Tommasi, A.; Scotton, P. G.; Andretta, F.; Panese, S.; Baratti, S.; Scaggiante, R.; Gatti, F.; Parisi, S. G.; Castelli, F.; Quiros-Roldan, E.; Antoni, M. D.; Zanella, I.; Della Monica, M.; Piscopo, C.; Capasso, M.; Russo, R.; Andolfo, I.; Iolascon, A.; Fiorentino, G.; Carella, M.; Castori, M.; Aucella, F.; Raggi, P.; Perna, R.; Bassetti, M.; Di Biagio, A.; Sanguinetti, M.; Masucci, L.; Guarnaccia, A.; Valente, S.; De Vivo, O.; Doddato, G.; Lista, M.; Beligni, G.; Valentino, F.; Zguro, K.; Tita, R.; Giliberti, A.; Mencarelli, M. A.; Rizzo, C. L.; Pinto, A. M.; Ariani, F.; Di Sarno, L.; Bargagli, E.; Mandala, M.; Giorli, A.; Salerni, L.; Zucchi, P.; Parravicini, P.; Menatti, E.; Trotta, T.; Giannattasio, F.; Coiro, G.; Lena, F.; Lacerenza, G.; Mussini, C.; Martinelli, E.; Tavecchia, L.; Belli, M. A.; Crotti, L.; Parati, G.; Sanarico, M.; Raimondi, F.; Biscarini, F.; Stella, A.; Bachetti, T.; La Rovere, M. T.; Ludovisi, S.; Bussotti, M.; Dei, S.; Ravaglia, S.; Artuso, R.; Andreucci, E.; Gori, G.; Pagliazzi, A.; Fiorentini, E.; Perrella, A.; Bianchi, F.; Bergomi, P.; Catena, E.; Colombo, R.; Luchi, S.; Morelli, G.; Petrocelli, P.; Iacopini, S.; Modica, S.; Baroni, S.; Segala, F. V.; Falcone, M.; Tiseo, G.; Barbieri, C.; Matucci, T.; Grassi, D.; Ferri, C.; Marinangeli, F.; Brancati, F.; Vincenti, A.; Borgo, V.; Lombardi, S.; Lenzi, M.; Di Pietro, M. A.; Vichi, F.; Romanin, B.; Attala, L.; Costa, C.; Gabbuti, A.; Mene, R.; Colaneri, M.; Casprini, P.; Merla, G.; Squeo, G. M.; Maffezzoni, M.; Frullanti, E.; Mondelli, M. U.; Renieri, A.
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
s41435-021-00157-1.pdf

Open access

Tipologia: Versione pubblicata dall'editore
Dimensione 1.3 MB
Formato Adobe PDF
1.3 MB Adobe PDF Visualizza/Apri
Pubblicazioni consigliate

Licenza Creative Commons
I metadati presenti in IRIS UNIMORE sono rilasciati con licenza Creative Commons CC0 1.0 Universal, mentre i file delle pubblicazioni sono rilasciati con licenza Attribuzione 4.0 Internazionale (CC BY 4.0), salvo diversa indicazione.
In caso di violazione di copyright, contattare Supporto Iris

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11380/1267911
Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? 14
  • Scopus 30
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? 32
social impact