Immune profiling of COVID-19 patients Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has affected millions of people globally, yet how the human immune system responds to and influences COVID-19 severity remains unclear. Mathew et al. present a comprehensive atlas of immune modulation associated with COVID-19. They performed high-dimensional flow cytometry of hospitalized COVID-19 patients and found three prominent and distinct immunotypes that are related to disease severity and clinical parameters. Arunachalam et al. report a systems biology approach to assess the immune system of COVID-19 patients with mild-to-severe disease. These studies provide a compendium of immune cell information and roadmaps for potential therapeutic interventions. Science , this issue p. eabc8511 , p. 1210

Abstract The CD19 antigen, expressed on most B-cell acute lymphoblastic leukemias (B-ALL), can be targeted with chimeric antigen receptor–armed T cells (CART-19), but relapses with epitope loss occur in 10% to 20% of pediatric responders. We detected hemizygous deletions spanning the CD19 locus and de novo frameshift and missense mutations in exon 2 of CD19 in some relapse samples. However, we also discovered alternatively spliced CD19 mRNA species, including one lacking exon 2. Pull-down/siRNA experiments identified SRSF3 as a splicing factor involved in exon 2 retention, and its levels were lower in relapsed B-ALL. Using genome editing, we demonstrated that exon 2 skipping bypasses exon 2 mutations in B-ALL cells and allows expression of the N-terminally truncated CD19 variant, which fails to trigger killing by CART-19 but partly rescues defects associated with CD19 loss. Thus, this mechanism of resistance is based on a combination of deleterious mutations and ensuing selection for alternatively spliced RNA isoforms. Significance: CART-19 yield 70% response rates in patients with B-ALL, but also produce escape variants. We discovered that the underlying mechanism is the selection for preexisting alternatively spliced CD19 isoforms with the compromised CART-19 epitope. This mechanism suggests a possibility of targeting alternative CD19 ectodomains, which could improve survival of patients with B-cell neoplasms. Cancer Discov; 5(12); 1282–95. ©2015 AACR. See related commentary by Jackson and Brentjens, p. 1238. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1225

Immune memory after vaccination Vaccination against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has proven highly effective at preventing severe COVID-19. However, the evolution of viral variants, and waning antibody levels over time, raise questions regarding the longevity of vaccine-induced immune protection. Goel et al . examined B and T lymphocyte responses in individuals who received SARS-CoV-2 messenger RNA vaccines. They performed a 6-month longitudinal study of individuals who never had SARS-CoV-2 infection compared with people who had recovered from SARS-CoV-2. Humoral and cellular immune memory was observed in vaccinated individuals, as were functional immune responses against the Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), and Delta (B.1.617.2) viral variants. Analysis of T cell activity suggested that robust cellular immune memory may prevent hospitalization by limiting the development of severe disease. —PNK

Key differences in both antibody and memory B cell responses to mRNA vaccination were identified on the basis of prior SARS-CoV-2 exposure.

John Maris, Jan Molenaar, Gudrun Schleiermacher and colleagues performed whole-genome sequencing of 23 paired diagnostic and relapsed neuroblastomas, showing enrichment for mutations in the RAS-MAPK signaling pathway. These mutations render neuroblastoma cell lines susceptible to MEK inhibition. The majority of patients with neuroblastoma have tumors that initially respond to chemotherapy, but a large proportion will experience therapy-resistant relapses. The molecular basis of this aggressive phenotype is unknown. Whole-genome sequencing of 23 paired diagnostic and relapse neuroblastomas showed clonal evolution from the diagnostic tumor, with a median of 29 somatic mutations unique to the relapse sample. Eighteen of the 23 relapse tumors (78%) showed mutations predicted to activate the RAS-MAPK pathway. Seven of these events were detected only in the relapse tumor, whereas the others showed clonal enrichment. In neuroblastoma cell lines, we also detected a high frequency of activating mutations in the RAS-MAPK pathway (11/18; 61%), and these lesions predicted sensitivity to MEK inhibition in vitro and in vivo. Our findings provide a rationale for genetic characterization of relapse neuroblastomas and show that RAS-MAPK pathway mutations may function as a biomarker for new therapeutic approaches to refractory disease.

Patients with cancer have high mortality from coronavirus disease 2019 (COVID-19), and the immune parameters that dictate clinical outcomes remain unknown. In a cohort of 100 patients with cancer who were hospitalized for COVID-19, patients with hematologic cancer had higher mortality relative to patients with solid cancer. In two additional cohorts, flow cytometric and serologic analyses demonstrated that patients with solid cancer and patients without cancer had a similar immune phenotype during acute COVID-19, whereas patients with hematologic cancer had impairment of B cells and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)-specific antibody responses. Despite the impaired humoral immunity and high mortality in patients with hematologic cancer who also have COVID-19, those with a greater number of CD8 T cells had improved survival, including those treated with anti-CD20 therapy. Furthermore, 77% of patients with hematologic cancer had detectable SARS-CoV-2-specific T cell responses. Thus, CD8 T cells might influence recovery from COVID-19 when humoral immunity is deficient. These observations suggest that CD8 T cell responses to vaccination might provide protection in patients with hematologic cancer even in the setting of limited humoral responses. A study of hospitalized patients infected with SARS-CoV-2 and who have liquid or solid cancer suggests that hematologic malignancy is an independent risk factor for mortality and that CD8+ T cells might limit infection in this setting irrespective of humoral immunity.

SARS-CoV-2 mRNA vaccines have shown remarkable clinical efficacy, but questions remain about the nature and kinetics of T cell priming. We performed longitudinal antigen-specific T cell analyses on healthy SARS-CoV-2-naive and recovered individuals prior to and following mRNA prime and boost vaccination. Vaccination induced rapid antigen-specific CD4+ T cell responses in naive subjects after the first dose, whereas CD8+ T cell responses developed gradually and were variable in magnitude. Vaccine-induced Th1 and Tfh cell responses following the first dose correlated with post-boost CD8+ T cells and neutralizing antibodies, respectively. Integrated analysis revealed coordinated immune responses with distinct trajectories in SARS-CoV-2-naive and recovered individuals. Last, whereas booster vaccination improved T cell responses in SARS-CoV-2-naive subjects, the second dose had little effect in SARS-CoV-2-recovered individuals. These findings highlight the role of rapidly primed CD4+ T cells in coordinating responses to the second vaccine dose in SARS-CoV-2-naive individuals.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has rapidly spread within the human population. Although SARS-CoV-2 is a novel coronavirus, most humans had been previously exposed to other antigenically distinct common seasonal human coronaviruses (hCoVs) before the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. Here, we quantified levels of SARS-CoV-2-reactive antibodies and hCoV-reactive antibodies in serum samples collected from 431 humans before the COVID-19 pandemic. We then quantified pre-pandemic antibody levels in serum from a separate cohort of 251 individuals who became PCR-confirmed infected with SARS-CoV-2. Finally, we longitudinally measured hCoV and SARS-CoV-2 antibodies in the serum of hospitalized COVID-19 patients. Our studies indicate that most individuals possessed hCoV-reactive antibodies before the COVID-19 pandemic. We determined that ∼20% of these individuals possessed non-neutralizing antibodies that cross-reacted with SARS-CoV-2 spike and nucleocapsid proteins. These antibodies were not associated with protection against SARS-CoV-2 infections or hospitalizations, but they were boosted upon SARS-CoV-2 infection.

Previous studies have shown that MR imaging features can be used to predict survival and molecular profile of glioblastoma. However, no study of a similar type has been performed on lower-grade gliomas (LGGs).Presurgical MRIs of 165 patients with diffuse low- and intermediate-grade gliomas (histological grades II and III) were scored according to the Visually Accessible Rembrandt Images (VASARI) annotations. Radiomic models using automated texture analysis and VASARI features were built to predict isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) mutation, 1p/19q codeletion status, histological grade, and tumor progression.Interrater analysis showed significant agreement in all imaging features scored (k = 0.703-1.000). On multivariate Cox regression analysis, no enhancement and a smooth non-enhancing margin were associated with longer progression-free survival (PFS), while a smooth non-enhancing margin was associated with longer overall survival (OS) after taking into account age, grade, tumor location, histology, extent of resection, and IDH1 1p/19q subtype. Using logistic regression and bootstrap testing evaluations, texture models were found to possess higher prediction potential for IDH1 mutation, 1p/19q codeletion status, histological grade, and progression of LGGs than VASARI features, with areas under the receiver-operating characteristic curves of 0.86 ± 0.01, 0.96 ± 0.01, 0.86 ± 0.01, and 0.80 ± 0.01, respectively.No enhancement and a smooth non-enhancing margin on MRI were predictive of longer PFS, while a smooth non-enhancing margin was a significant predictor of longer OS in LGGs. Textural analyses of MR imaging data predicted IDH1 mutation, 1p/19q codeletion, histological grade, and tumor progression with high accuracy.

SARS-CoV-2 mRNA vaccines have shown remarkable efficacy, especially in preventing severe illness and hospitalization. However, the emergence of several variants of concern and reports of declining antibody levels have raised uncertainty about the durability of immune memory following vaccination. In this study, we longitudinally profiled both antibody and cellular immune responses in SARS-CoV-2 naïve and recovered individuals from pre-vaccine baseline to 6 months post-mRNA vaccination. Antibody and neutralizing titers decayed from peak levels but remained detectable in all subjects at 6 months post-vaccination. Functional memory B cell responses, including those specific for the receptor binding domain (RBD) of the Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), and Delta (B.1.617.2) variants, were also efficiently generated by mRNA vaccination and continued to increase in frequency between 3 and 6 months post-vaccination. Notably, most memory B cells induced by mRNA vaccines were capable of cross-binding variants of concern, and B cell receptor sequencing revealed significantly more hypermutation in these RBD variant-binding clones compared to clones that exclusively bound wild-type RBD. Moreover, the percent of variant cross-binding memory B cells was higher in vaccinees than individuals who recovered from mild COVID-19. mRNA vaccination also generated antigen-specific CD8+ T cells and durable memory CD4+ T cells in most individuals, with early CD4+ T cell responses correlating with humoral immunity at later timepoints. These findings demonstrate robust, multi-component humoral and cellular immune memory to SARS-CoV-2 and current variants of concern for at least 6 months after mRNA vaccination. Finally, we observed that boosting of pre-existing immunity with mRNA vaccination in SARS-CoV-2 recovered individuals primarily increased antibody responses in the short-term without significantly altering antibody decay rates or long-term B and T cell memory. Together, this study provides insights into the generation and evolution of vaccine-induced immunity to SARS-CoV-2, including variants of concern, and has implications for future booster strategies.