Over one year after its inception, the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) remains difficult to control despite the availability of several excellent vaccines. Progress in controlling the pandemic is slowed by the emergence of variants that appear to be more transmissible and more resistant to antibodies 1,2 . Here we report on a cohort of 63 COVID-19-convalescent individuals assessed at 1.3, 6.2 and 12 months after infection, 41% of whom also received mRNA vaccines 3,4 . In the absence of vaccination antibody reactivity to the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2, neutralizing activity and the number of RBD-specific memory B cells remain relatively stable from 6 to 12 months. Vaccination increases all components of the humoral response, and as expected, results in serum neutralizing activities against variants of concern that are comparable to or greater than neutralizing activity against the original Wuhan Hu-1 achieved by vaccination of naïve individuals 2,5-8 . The mechanism underlying these broad-based responses involves ongoing antibody somatic mutation, memory B cell clonal turnover, and development of monoclonal antibodies that are exceptionally resistant to SARS-CoV-2 RBD mutations, including those found in variants of concern 4,9 . In addition, B cell clones expressing broad and potent antibodies are selectively retained in the repertoire over time and expand dramatically after vaccination. The data suggest that immunity in convalescent individuals will be very long lasting and that convalescent individuals who receive available mRNA vaccines will produce antibodies and memory B cells that should be protective against circulating SARS-CoV-2 variants.

Abstract Severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) is characterized by systemic inflammation and can result in protracted symptoms. Robust systemic inflammation may trigger persistent changes in hematopoietic cells and innate immune memory through epigenetic mechanisms. We reveal that rare circulating hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC), enriched from human blood, match the diversity of HSPC in bone marrow, enabling investigation of hematopoiesis and HSPC epigenomics. Following COVID-19, HSPC retain epigenomic alterations that are conveyed, through differentiation, to progeny innate immune cells. Epigenomic changes vary with disease severity, persist for months to a year, and are associated with increased myeloid cell differentiation and inflammatory or antiviral programs. Epigenetic reprogramming of HSPC may underly altered immune function following infection and be broadly relevant, especially for millions of COVID-19 survivors. One Sentence Summary Transcriptomic and epigenomic analysis of blood reveal sustained changes in hematopoiesis and innate immunity after COVID-19. Graphical Abstract

Summary Pregnant women were excluded from initial clinical trials for COVID-19 vaccines 1–2 , thus the immunologic response to vaccination in pregnancy and the transplacental transfer of maternal antibodies are just beginning to be studied 4–5 .

Severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) has infected 78 million individuals and is responsible for over 1.7 million deaths to date. Infection is associated with development of variable levels of antibodies with neutralizing activity that can protect against infection in animal models. Antibody levels decrease with time, but the nature and quality of the memory B cells that would be called upon to produce antibodies upon re-infection has not been examined. Here we report on the humoral memory response in a cohort of 87 individuals assessed at 1.3 and 6.2 months after infection. We find that IgM, and IgG anti-SARS-CoV-2 spike protein receptor binding domain (RBD) antibody titers decrease significantly with IgA being less affected. Concurrently, neutralizing activity in plasma decreases by five-fold in pseudotype virus assays. In contrast, the number of RBD-specific memory B cells is unchanged. Memory B cells display clonal turnover after 6.2 months, and the antibodies they express have greater somatic hypermutation, increased potency and resistance to RBD mutations, indicative of continued evolution of the humoral response. Analysis of intestinal biopsies obtained from asymptomatic individuals 4 months after coronavirus disease-2019 (COVID-19) onset, using immunofluorescence, or polymerase chain reaction, revealed persistence of SARS-CoV-2 nucleic acids and immunoreactivity in the small bowel of 7 out of 14 volunteers. We conclude that the memory B cell response to SARS-CoV-2 evolves between 1.3 and 6.2 months after infection in a manner that is consistent with antigen persistence.