Antibodies predating infection Immunological memory after infection with seasonal human coronaviruses (hCoVs) may potentially contribute to cross-protection against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Ng et al. report that in a cohort of 350 SARS-CoV-2–uninfected individuals, a small proportion had circulating immunoglobulin G (IgG) antibodies that could cross-react with the S2 subunit of the SARS-CoV-2 spike protein (see the Perspective by Guthmiller and Wilson). By contrast, COVID-19 patients generated IgA, IgG, and IgM antibodies that recognized both the S1 and S2 subunits. The anti-S2 antibodies from SARS-CoV-2–uninfected patients showed specific neutralizing activity against both SARS-CoV-2 and SARS-CoV-2 S pseudotypes. A much higher percentage of SARS-CoV-2–uninfected children and adolescents were positive for these antibodies compared with adults. This pattern may be due to the fact that children and adolescents generally have higher hCoV infection rates and a more diverse antibody repertoire, which may explain the age distribution of COVID-19 susceptibility. Science , this issue p. 1339 ; see also p. 1272

Abstract The phenomenon of mixed/heterogenous treatment responses to cancer therapies within an individual patient presents a challenging clinical scenario. Furthermore, the molecular basis of mixed intra-patient tumor responses remains unclear. Here, we show that patients with metastatic lung adenocarcinoma harbouring co-mutations of EGFR and TP53 , are more likely to have mixed intra-patient tumor responses to EGFR tyrosine kinase inhibition (TKI), compared to those with an EGFR mutation alone. The combined presence of whole genome doubling (WGD) and TP53 co-mutations leads to increased genome instability and genomic copy number aberrations in genes implicated in EGFR TKI resistance. Using mouse models and an in vitro isogenic p53 -mutant model system, we provide evidence that WGD provides diverse routes to drug resistance by increasing the probability of acquiring copy-number gains or losses relative to non-WGD cells. These data provide a molecular basis for mixed tumor responses to targeted therapy, within an individual patient, with implications for therapeutic strategies.

Abstract Mouse models are critical in pre-clinical studies of cancer therapy, allowing dissection of mechanisms through chemical and genetic manipulations that are not feasible in the clinical setting. In studies of the tumour microenvironment (TME), multiplexed imaging methods can provide a rich source of information. However, the application of such technologies in mouse tissues is still in its infancy. Here we present a workflow for studying the TME using imaging mass cytometry with a panel of 27 antibodies on frozen mouse tissues. We optimise and validate image segmentation strategies and automate the process in a Nextflow-based pipeline (imcyto) that is scalable and portable, allowing for parallelised segmentation of large multi-image datasets. With these methods we interrogate the remodelling of the TME induced by a KRAS G12C inhibitor in an immune competent mouse orthotopic lung cancer model, highlighting the infiltration and activation of antigen presenting cells and effector cells.

ABSTRACT Heterogeneity in SARS-CoV-2 vaccine responses is not understood. Here, we identify four patterns of live-virus neutralizing antibody responses: individuals with hybrid immunity (with confirmed prior infection); rare individuals with low responses (paucity of S1-binding antibodies); and surprisingly, two further groups with distinct serological repertoires. One group – broad responders – neutralize a range of SARS-CoV-2 variants, whereas the other – narrow responders – neutralize fewer, less divergent variants. This heterogeneity does not correlate with Ancestral S1-binding antibody, rather the quality of the serological response. Furthermore, IgD low CD27 - CD137 + B cells and CCR6 + CD4 + T cells are enriched in broad responders before dose 3. Notably, broad responders have significantly longer infection-free time after their third dose. Understanding the control and persistence of these serological profiles could allow personalized approaches to enhance serological breadth after vaccination.

Patient-derived xenograft (PDX) models are widely used in cancer research. To investigate the genomic fidelity of non-small cell lung cancer PDX models, we established 48 PDX models from 22 patients enrolled in the TRACERx study. Multi-region tumor sampling increased successful PDX engraftment and most models were histologically similar to their parent tumor. Whole-exome sequencing enabled comparison of tumors and PDX models and we provide an adapted mouse reference genome for improved removal of NOD scid gamma (NSG) mouse-derived reads from sequencing data. PDX model establishment caused a genomic bottleneck, with models often representing a single tumor subclone. While distinct tumor subclones were represented in independent models from the same tumor, individual PDX models did not fully recapitulate intratumor heterogeneity. On-going genomic evolution in mice contributed modestly to the genomic distance between tumors and PDX models. Our study highlights the importance of considering primary tumor heterogeneity when using PDX models and emphasizes the benefit of comprehensive tumor sampling.

ABSTRACT We have combined chemical biology and genetic modification approaches to investigate the importance of protein myristoylation in the human malaria parasite, Plasmodium falciparum . Parasite treatment during schizogony in the last ten to fifteen hours of the erythrocytic cycle with IMP-1002, an inhibitor of N -myristoyl transferase (NMT), led to a significant blockade in parasite egress from the infected erythrocyte. Two rhoptry proteins were mislocalized in the cell, suggesting that rhoptry function is disrupted. We identified sixteen NMT substrates for which myristoylation was significantly reduced by NMT inhibitor treatment, and of these, six proteins were substantially reduced in abundance. In a viability screen, we showed that for four of these proteins replacement of the N-terminal glycine with alanine to prevent myristoylation had a substantial effect on parasite fitness. In detailed studies of one NMT substrate, glideosome associated protein 45 (GAP45), loss of myristoylation had no impact on protein location or glideosome assembly, in contrast to the disruption caused by GAP45 gene deletion, but GAP45 myristoylation was essential for erythrocyte invasion. Therefore, there are at least three mechanisms by which inhibition of NMT can disrupt parasite development and growth: early in parasite development, leading to the inhibition of schizogony and formation of ‘pseudoschizonts’, which has been described previously; at the end of schizogony, with disruption of rhoptry formation, merozoite development and egress from the infected erythrocyte; and at invasion, when impairment of motor complex function prevents invasion of new erythrocytes. These results underline the importance of P. falciparum NMT as a drug target because of the pleiotropic effect of its inhibition.

The growing scale and dimensionality of multiplexed imaging require reproducible and comprehensive yet user-friendly computational pipelines. TRACERx-PHLEX performs deep learning-based cell segmentation (deep-imcyto), automated cell-type annotation (TYPEx) and interpretable spatial analysis (Spatial-PHLEX) as three independent but interoperable modules. PHLEX generates single-cell identities, cell densities within tissue compartments, marker positivity calls and spatial metrics such as cellular barrier scores, along with summary graphs and spatial visualisations. PHLEX was developed using imaging mass cytometry (IMC) in the TRACERx study, validated using published Co-detection by indexing (CODEX), IMC and orthogonal data and benchmarked against state-of-the-art approaches. We evaluated its use on different tissue types, tissue fixation conditions, image sizes and antibody panels. As PHLEX is an automated and containerised Nextflow pipeline, manual assessment, programming skills or pathology expertise are not essential. PHLEX offers an end-to-end solution in a growing field of highly multiplexed data and provides clinically relevant insights.

Abstract Several related human coronaviruses (HCoVs) are endemic in the human population, causing mild respiratory infections 1 . Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the etiologic agent of Coronavirus disease 2019 (COVID-19), is a recent zoonotic infection that has quickly reached pandemic proportions 2,3 . Zoonotic introduction of novel coronaviruses is thought to occur in the absence of pre-existing immunity in the target human population. Using diverse assays for detection of antibodies reactive with the SARS-CoV-2 spike (S) glycoprotein, we demonstrate the presence of pre-existing humoral immunity in uninfected and unexposed humans to the new coronavirus. SARS-CoV-2 S-reactive antibodies were readily detectable by a sensitive flow cytometry-based method in SARS-CoV-2-uninfected individuals and were particularly prevalent in children and adolescents. These were predominantly of the IgG class and targeted the S2 subunit. In contrast, SARS-CoV-2 infection induced higher titres of SARS-CoV-2 S-reactive IgG antibodies, targeting both the S1 and S2 subunits, as well as concomitant IgM and IgA antibodies, lasting throughout the observation period of 6 weeks since symptoms onset. SARS-CoV-2-uninfected donor sera also variably reacted with SARS-CoV-2 S and nucleoprotein (N), but not with the S1 subunit or the receptor binding domain (RBD) of S on standard enzyme immunoassays. Notably, SARS-CoV-2-uninfected donor sera exhibited specific neutralising activity against SARS-CoV-2 and SARS-CoV-2 S pseudotypes, according to levels of SARS-CoV-2 S-binding IgG and with efficiencies comparable to those of COVID-19 patient sera. Distinguishing pre-existing and de novo antibody responses to SARS-CoV-2 will be critical for our understanding of susceptibility to and the natural course of SARS-CoV-2 infection.

Abstract With the recent growth in spectral flow cytometry many laboratories are investing in new spectral flow cytometers in order to maximise the information gathered about every cell. This study hypothesised that traditional cytometers already within many laboratories may be used as spectral cytometers and have shown using a range of different cytometers that data acquired may be unmixed after acquisition.