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.

SARS-CoV-2 messenger RNA vaccination in healthy individuals generates immune protection against COVID-19. However, little is known about SARS-CoV-2 mRNA vaccine-induced responses in immunosuppressed patients. We investigated induction of antigen-specific antibody, B cell and T cell responses longitudinally in patients with multiple sclerosis (MS) on anti-CD20 antibody monotherapy (n = 20) compared with healthy controls (n = 10) after BNT162b2 or mRNA-1273 mRNA vaccination. Treatment with anti-CD20 monoclonal antibody (aCD20) significantly reduced spike-specific and receptor-binding domain (RBD)-specific antibody and memory B cell responses in most patients, an effect ameliorated with longer duration from last aCD20 treatment and extent of B cell reconstitution. By contrast, all patients with MS treated with aCD20 generated antigen-specific CD4 and CD8 T cell responses after vaccination. Treatment with aCD20 skewed responses, compromising circulating follicular helper T (TFH) cell responses and augmenting CD8 T cell induction, while preserving type 1 helper T (TH1) cell priming. Patients with MS treated with aCD20 lacking anti-RBD IgG had the most severe defect in circulating TFH responses and more robust CD8 T cell responses. These data define the nature of the SARS-CoV-2 vaccine-induced immune landscape in aCD20-treated patients and provide insights into coordinated mRNA vaccine-induced immune responses in humans. Our findings have implications for clinical decision-making and public health policy for immunosuppressed patients including those treated with aCD20.

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.

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.

Summary The 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 in healthy individuals following mRNA vaccination. Vaccination induced rapid near-maximal antigen-specific CD4 + T cell responses in all subjects after the first vaccine dose. CD8 + T cell responses developed gradually after the first and second dose and were variable. Vaccine-induced T cells had central memory characteristics and included both Tfh and Th1 subsets, similar to natural infection. Th1 and Tfh responses following the first dose predicted post-boost CD8 + T cell and neutralizing antibody levels, respectively. Integrated analysis of 26 antigen-specific T cell and humoral responses revealed coordinated features of the immune response to vaccination. Lastly, whereas booster vaccination improved CD4 + and CD8 + T cell responses in SARS-CoV-2 naïve subjects, the second vaccine dose had little effect on T cell responses in SARS-CoV-2 recovered individuals. Thus, longitudinal analysis revealed robust T cell responses to mRNA vaccination and highlighted early induction of antigen-specific CD4 + T cells. Graphical Abstract

Abstract Despite a clear role in protective immunity, the durability and quality of antibody and memory B cell responses induced by mRNA vaccination, particularly by a 3 rd dose of vaccine, remains unclear. Here, we examined antibody and memory B cell responses in a cohort of individuals sampled longitudinally for ∼9-10 months after the primary 2-dose mRNA vaccine series, as well as for ∼3 months after a 3 rd mRNA vaccine dose. Notably, antibody decay slowed significantly between 6- and 9-months post-primary vaccination, essentially stabilizing at the time of the 3 rd dose. Antibody quality also continued to improve for at least 9 months after primary 2-dose vaccination. Spike- and RBD-specific memory B cells were stable through 9 months post-vaccination with no evidence of decline over time, and ∼40-50% of RBD-specific memory B cells were capable of simultaneously recognizing the Alpha, Beta, Delta, and Omicron variants. Omicron-binding memory B cells induced by the first 2 doses of mRNA vaccine were boosted significantly by a 3rd dose and the magnitude of this boosting was similar to memory B cells specific for other variants. Pre-3 rd dose memory B cell frequencies correlated with the increase in neutralizing antibody titers after the 3 rd dose. In contrast, pre-3 rd dose antibody titers inversely correlated with the fold-change of antibody boosting, suggesting that high levels of circulating antibodies may limit reactivation of immunological memory and constrain further antibody boosting by mRNA vaccines. These data provide a deeper understanding of how the quantity and quality of antibody and memory B cell responses change over time and number of antigen exposures. These data also provide insight into potential immune dynamics following recall responses to additional vaccine doses or post-vaccination infections. Graphical Summary

Abstract Naïve CD8 T cells can differentiate into effector (T EFF ), memory (T MEM ), or exhausted (T EX ) CD8 T cells. These developmental pathways are associated with distinct transcriptional and epigenetic changes that endow cells with different functional capacities and therefore therapeutic potential. The molecular circuitry underlying these developmental trajectories and the extent of heterogeneity within T EFF , T MEM , T EX populations remain poorly understood. Here, we used the lymphocytic choriomeningitis virus model of acutely-resolved and chronic infection and addressed these gaps by applying longitudinal scRNA-seq and scATAC-seq analysis. These analyses uncovered new subsets, including a subpopulation of T EX expressing NK cell-associated genes, as well as multiple distinct TCF1+ stem/progenitor-like subsets in acute and chronic infection. These data also revealed insights into the reshaping of T EX subsets following PD1 pathway blockade and identified a key role for the cell stress regulator, Btg1, in T EX differentiation. Finally, these results highlighted how the same biological circuits such as cytotoxicity or stem/progenitor pathways can be used by CD8 T cells with highly divergent underlying chromatin landscapes. Thus, this transcriptional and chromatin accessibility landscape map elucidates developmental biology and underlying mechanisms governing T EFF , T MEM , and T EX differentiation.

SUMMARY Spacing the first two doses of SARS-CoV-2 mRNA vaccines beyond 3-4 weeks raised initial concerns about vaccine efficacy. While studies have since shown that long-interval regimens induce robust antibody responses, their impact on B and T cell immunity is poorly known. Here, we compare in SARS-CoV-2 naïve donors B and T cell responses to two mRNA vaccine doses administered 3-4 versus 16 weeks apart. After boost, the longer interval results in higher magnitude and a more mature phenotype of RBD-specific B cells. While the two geographically distinct cohorts present quantitative and qualitative differences in T cell responses at baseline and after priming, the second dose led to convergent features with overall similar magnitude, phenotype and function of CD4 + and CD8 + T cell responses at post-boost memory timepoints. Therefore, compared to standard regimens, a 16-week interval has a favorable impact on the B cell compartment but minimally affects T cell immunity.

Despite effective treatment, Human immunodeficiency virus (HIV) persists in optimally treated people as a transcriptionally silent provirus. Latently infected cells evade the immune system and the harmful effects of the virus, thereby creating a long-lasting reservoir of HIV. To gain a deeper insight into the molecular mechanisms of HIV latency establishment, we constructed a series of HIV-1 fluorescent reporter viruses that distinguish active versus latent infection. We unexpectedly observed that the proportion of active-to-latent infection depended on a limiting viral factor, which created a bottle neck that could be overcome by superinfection of the cell, T cell activation or overexpression of HIV-1 trans activator of transcription (Tat). In addition, we found that tat and rev expression levels vary amongst HIV molecular clones and that tat levels were an important variable in latency establishment. Lower rev levels limited viral protein expression whereas lower Tat levels or mutation of the Tat binding element promoted latent infection that was resistant to reactivation even in fully activated primary T cells. Nevertheless, we found that combinations of latency reversal agents targeting both cellular activation and histone acetylation pathways overcame deficiencies in the Tat-TAR axis of transcription regulation. These results provide additional insight into the mechanisms of latency establishment and inform Tat-centered approaches to cure HIV.