The emergence of the highly divergent SARS-CoV-2 Omicron variant has jeopardized the efficacy of vaccines based on the ancestral spike. The bivalent COVID-19 mRNA booster vaccine within the United States is comprised of the ancestral and the Omicron BA.5 spike. Since its approval and distribution, additional Omicron subvariants have been identified with key mutations within the spike protein receptor binding domain that are predicted to escape vaccine sera. Of particular concern is the R346T mutation which has arisen in multiple subvariants, including BA.2.75.2 and BQ.1.1. Using a live virus neutralization assay, we evaluated serum samples from individuals who had received either one or two monovalent boosters or the bivalent booster to determine neutralizing activity against wild-type (WA1/2020) virus and Omicron subvariants BA.1, BA.5, BA.2.75.2, and BQ.1.1. In the one monovalent booster cohort, relative to WA1/2020, we observed a reduction in neutralization titers of 9-15-fold against BA.1 and BA.5 and 28-39-fold against BA.2.75.2 and BQ.1.1. In the BA.5-containing bivalent booster cohort, the neutralizing activity improved against all the Omicron subvariants. Relative to WA1/2020, we observed a reduction in neutralization titers of 3.7- and 4-fold against BA.1 and BA.5, respectively, and 11.5- and 21-fold against BA.2.75.2 and BQ.1.1, respectively. These data suggest that the bivalent mRNA booster vaccine broadens humoral immunity against the Omicron subvariants.

Abstract Following infection or vaccination, early-minted antibody secreting cells (ASC) or plasmablasts appear in circulation transiently, and a small fraction migrates to the spleen or bone marrow (BM) to mature into long-lived plasma cells (LLPC). While LLPC, by definition, are quiescent or non-dividing, the majority of blood ASC are thought to be “blasting” or proliferative. In this study, we find >95% nascent blood ASC in culture express Ki-67 but only 6-12% incorporate BrdU after 4h or 24h labeling. In contrast, <5% BM LLPC in culture are Ki-67 + with no BrdU uptake. Due to limitations of traditional flow cytometry, we utilized a novel optofluidic technology to evaluate cell division with simultaneous functional Ig secretion. We find 11% early-minted blood ASC undergo division, and none of the terminally differentiated BM LLPC (CD19 - CD38 hi CD138 + ) divide during the 7-21 days in culture. While BM LLPC undergo complete cell cycle arrest, the process of differentiation into an ASC of plasmablasts discourages entry into S phase. Since the majority of Ki-67 + nascent blood ASC have exited cell cycle and are no longer actively “blasting”, the term “plasmablast”, which traditionally refers to an ASC that still has the capacity to divide, may probably be a misnomer.

Biologic therapies inhibiting the IL-4 or IL-5 pathways are very effective in the treatment of asthma and other related conditions. However, the cytokines IL-4 and IL-5 also play a role in the generation of adaptive immune responses. Although these biologics do not cause overt immunosuppression, their effect in primary severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) immunization has not been studied completely.

Abstract Human bone marrow (BM) plasma cells are heterogeneous, ranging from newly arrived antibody-secreting cells (ASC) to long-lived plasma cells (LLPC). We provide single cell transcriptional resolution of 17,347 BM ASC from 5 healthy adults. Fifteen clusters were identified ranging from newly minted ASC (cluster 1) expressing MKI67 and high MHC Class II that progressed to late clusters 5-8 through intermediate clusters 2-4. Additional clusters included early and late IgM-predominant ASC of likely extra-follicular origin; IFN-responsive; and high mitochondrial activity ASC. Late ASCs were distinguished by differences in G2M checkpoints, MTOR signaling, distinct metabolic pathways, CD38 expression, and utilization of TNF-receptor superfamily members. They mature through two distinct paths differentiated by the degree of TNF signaling through NFKB. This study provides the first single cell resolution atlas and molecular roadmap of LLPC maturation, thereby providing insight into differentiation trajectories and molecular regulation of these essential processes in the human BM microniche. This information enables investigation of the origin of protective and pathogenic antibodies in multiple diseases and development of new strategies targeted to the enhancement or depletion of the corresponding ASC. One Sentence Summary: The single cell transcriptomic atlas of human bone marrow plasma cell heterogeneity shows maturation of class-switched early and late subsets, specific IgM and Interferon-driven clusters, and unique heterogeneity of the late subsets which encompass the long-lived plasma cells.

Abstract Neutrophils and eosinophils share common hematopoietic precursors and usually diverge into distinct lineages with unique markers before being released from their hematopoietic site, which is the bone marrow (BM). However, previous studies identified an immature Ly6g(+) Il-5Rα(+) neutrophil population in mouse BM, expressing both neutrophil and eosinophil markers suggesting hematopoietic flexibility. Moreover, others have reported neutrophil populations expressing eosinophil-specific cell surface markers in tissues and altered disease states, confusing the field regarding eosinophil origins, function, and classification. Despite these reports, it is still unclear whether hematopoietic flexibility exists in human granulocytes. To answer this, we utilized single-cell RNA sequencing and cellular indexing of transcriptomes and epitopes by sequencing to profile human BM and circulating neutrophils and eosinophils at different stages of differentiation and determine whether neutrophil plasticity plays role in asthmatic inflammation. We show that immature metamyelocyte neutrophils in humans expand during severe asthmatic inflammation and express both neutrophil and eosinophil markers. We also show an increase in trilobed eosinophils with mixed neutrophil and eosinophil markers in allergic asthma and that interleukin-5 promotes differentiation of immature blood neutrophils into trilobed eosinophilic phenotypes, suggesting a mechanism of emergency granulopoiesis to promote myeloid inflammatory or remodeling response in patients with chronic asthma. By providing insights into unexpectedly flexible granulocyte biology and demonstrating emergency hematopoiesis in asthma, our results highlight the importance of granulocyte plasticity in eosinophil development and allergic diseases.