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 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.

Multiple COVID-19 vaccines, representing diverse vaccine platforms, successfully protect against symptomatic COVID-19 cases and deaths. Head-to-head comparisons of T cell, B cell, and antibody responses to diverse vaccines in humans are likely to be informative for understanding protective immunity against COVID-19, with particular interest in immune memory. Here, SARS-CoV-2-spike-specific immune responses to Moderna mRNA-1273, Pfizer/BioNTech BNT162b2, Janssen Ad26.COV2.S and Novavax NVX-CoV2373 were examined longitudinally for 6 months. 100% of individuals made memory CD4 + T cells, with cTfh and CD4-CTL highly represented after mRNA or NVX-CoV2373 vaccination. mRNA vaccines and Ad26.COV2.S induced comparable CD8 + T cell frequencies, though memory CD8 + T cells were only detectable in 60-67% of subjects at 6 months. Ad26.COV2.S was not the strongest immunogen by any measurement, though the Ad26.COV2.S T cell, B cell, and antibody responses were relatively stable over 6 months. A differentiating feature of Ad26.COV2.S immunization was a high frequency of CXCR3 + memory B cells. mRNA vaccinees had substantial declines in neutralizing antibodies, while memory T cells and B cells were comparatively stable over 6 months. These results of these detailed immunological evaluations may also be relevant for vaccine design insights against other pathogens.

Summary Despite the remarkable efficacy of COVID-19 vaccines, waning immunity, and the emergence of SARS-CoV-2 variants such as Omicron represents a major global health challenge. Here we present data from a study in non-human primates demonstrating durable protection against the Omicron BA.1 variant induced by a subunit SARS-CoV-2 vaccine, consisting of RBD (receptor binding domain) on the I53-50 nanoparticle, adjuvanted with AS03, currently in Phase 3 clinical trial ( NCT05007951 ). Vaccination induced robust neutralizing antibody (nAb) titers that were maintained at high levels for at least one year after two doses (Pseudovirus nAb GMT: 2207, Live-virus nAb GMT: 1964) against the ancestral strain, but not against Omicron. However, a booster dose at 6-12 months with RBD-Wu or RBD-β (RBD from the Beta variant) displayed on I53-50 elicited equivalent and remarkably high neutralizing titers against the ancestral as well as the Omicron variant. Furthermore, there were substantial and persistent memory T and B cell responses reactive to Beta and Omicron variants. Importantly, vaccination resulted in protection against Omicron infection in the lung (no detectable virus in any animal) and profound suppression of viral burden in the nares (median peak viral load of 7567 as opposed to 1.3×10 7 copies in unvaccinated animals) at 6 weeks post final booster. Even at 6 months post vaccination, there was significant protection in the lung (with 7 out of 11 animals showing no viral load, 3 out of 11 animals showing ~20-fold lower viral load than unvaccinated controls) and rapid control of virus in the nares. These results highlight the durable cross-protective immunity elicited by the AS03-adjuvanted RBD-I53-50 nanoparticle vaccine platform.

Abstract The current Monkeypox virus (MPXV) outbreak in non-endemic countries is raising concern about the pandemic potential of novel orthopoxviruses. Little is known regarding MPXV immunity in the context of MPXV infection or vaccination with Vaccinia-based vaccines (VACV). As with vaccinia, T cells are likely to provide an important contribution to overall immunity to MPXV. Here we leveraged the epitope information available in Immune Epitope Database (IEDB) on VACV to predict potential MPXV targets recognized by CD4 + and CD8 + T cell responses. We found a high degree of conservation between VACV epitopes and MPXV, and defined T cell immunodominant targets. These analyses enabled the design of peptide pools able to experimentally detect VACV-specific T cell responses and MPXV cross-reactive T cells in a cohort of vaccinated individuals. Our findings will facilitate the monitoring of cellular immunity following MPXV infection and vaccination.

SUMMARY SARS-CoV-2 infection and COVID-19 vaccines elicit memory T cell responses. Here, we report the development of two new pools of E xperimentally-defined T cell epitopes derived from the non-spike R emainder of the SARS-CoV-2 proteome (CD4RE and CD8RE). The combination of T cell responses to these new pools and Spike (S) were used to discriminate four groups of subjects with different SARS-CoV-2 infection and COVID-19 vaccine status: non-infected, non-vaccinated (I−V−); infected and non-vaccinated (I+V−); infected and then vaccinated (I+V+); and non-infected and vaccinated (I−V+). The overall classification accuracy based on 30 subjects/group was 89.2% in the original cohort and 88.5% in a validation cohort of 96 subjects. The T cell classification scheme was applicable to different mRNA vaccines, and different lengths of time post-infection/post-vaccination. T cell responses from breakthrough infections (infected vaccinees, V+I+) were also effectively segregated from the responses of vaccinated subjects using the same classification tool system. When all five groups where combined, for a total of 239 different subjects, the classification scheme performance was 86.6%. We anticipate that a T cell-based immunodiagnostic scheme able to classify subjects based on their vaccination and natural infection history will be an important tool for longitudinal monitoring of vaccination and aid in establishing SARS-CoV−2 correlates of protection.

SARS-CoV-2 infection of vaccinated individuals is increasingly common but rarely results in severe disease, likely due to the enhanced potency and accelerated kinetics of memory immune responses. However, there have been few opportunities to rigorously study early recall responses during human viral infection. To better understand human immune memory and identify potential mediators of lasting vaccine efficacy, we used high-dimensional flow cytometry and SARS-CoV-2 antigen probes to examine immune responses in longitudinal samples from vaccinated individuals infected during the Omicron wave. These studies revealed heightened Spike-specific responses during infection of vaccinated compared to unvaccinated individuals. Spike-specific CD4 T cells and plasmablasts expanded and CD8 T cells were robustly activated during the first week. In contrast, memory B cell activation, neutralizing antibody production, and primary responses to non-Spike antigens occurred during the second week. Collectively, these data demonstrate the functionality of vaccine-primed immune memory and highlight memory T cells as rapid responders during SARS-CoV-2 infection.

SUMMARY Chikungunya virus (CHIKV) is a mosquito-borne re-emerging viral infection that can cause chronic chikungunya viral arthritic disease (CHIKVD), which is characterized by incapacitating arthralgia and inflammation that can last for months to years following infection. Despite CHIKV outbreaks occurring worldwide and several vaccines currently in development, immune responses to CHIKV in humans remains largely understudied, and targets of T cell response are currently unknown. In this study, we tested peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) collected from patients diagnosed with CHIKV infection during the 2014-2015 outbreak in Colombia against pools of overlapping peptides sequentially spanning each CHIKV protein. Using high-resolution flow cytometry, we detected robust CHIKV-specific CD4 + , but not CD8 + T cell responses, in these patients. Patients still experiencing disease symptoms six years after infection displayed significantly stronger CHIKV- specific CD4 + T cell responses against nsP1, nsP2 and E2 proteins, compared to patients that resolved the infection. CHIKV-specific CD4+ T cells in symptomatic patients displayed a significantly lower Th1 CD4 + helper T cell responses and were enriched within the Th17 CD4 + helper subset, identifying tumor necrosis factor-alpha (TNFα) as the predominantly produced cytokine. In conclusion, this study comprehensively characterizes the T cell response against CHIKV in humans during the chronic phase and provides insights into the role of T cells and possible treatment of CHIKVD.