Summary SARS-CoV-2 mRNA vaccines induce robust anti-spike (S) antibody and CD4+ T cell responses. It is not yet clear whether vaccine-induced follicular helper CD4+ T (TFH) cell responses contribute to this outstanding immunogenicity. Using fine needle aspiration of draining axillary lymph nodes from individuals who received the BNT162b2 mRNA vaccine, we show that frequency of TFH correlates with that of S-binding germinal center B cells. Mining of the responding TFH T cell receptor repertoire revealed a strikingly immunodominant HLADPB1* 04-restricted response to S167-180 in individuals with this allele, which is among the most common HLA alleles in humans. Paired blood and lymph node specimens show that while circulating S-specific TFH cells peak one week after the second immunization, S-specific TFH persist at nearly constant frequencies for at least six months. Collectively, our results underscore the key role that robust TFH cell responses play in establishing long-term immunity by this efficacious human vaccine.

Abstract While the protective role of neutralising antibodies against COVID-19 is well-established, questions remain about the relative importance of cellular immunity. Using 6 pMHC-multimers in a cohort with early and frequent sampling we define the phenotype and kinetics of recalled and primary T cell responses following Delta or Omicron breakthrough infection. Recall of spike-specific CD4 + T cells was rapid, with cellular proliferation and extensive activation evident as early as 1 day post-symptom onset. Similarly, spike-specific CD8 + T cells were rapidly activated but showed variable levels of expansion. Strikingly, high levels of SARS-CoV-2-specific CD8 + T cell activation at baseline and peak were strongly correlated with reduced peak SARS-CoV-2 RNA levels in nasal swabs and accelerated clearance of virus. Our study demonstrates rapid and extensive recall of memory T cell populations occurs early after breakthrough infection and suggests that CD8 + T cells contribute to the control of viral replication in breakthrough SARS-CoV-2 infections.

Abstract The full diversity of the circulating human B cell compartment is unknown. Flow cytometry analysis suggests that in addition to naïve and memory B cells, there exists a population of CD11c + , CD27 − CD21 − “atypical” B cells, that are associated with chronic or recurrent infection and autoimmunity. We used single cell RNA-seq approaches to examine the diversity of both antigen-specific B cells and total B cells in healthy subjects and individuals naturally-exposed to recurrent malaria infections. This analysis revealed two B cell lineages: a classical lineage of activated and resting memory B cells, and an atypical-like lineage. Surprisingly, the atypical lineage was common in both malaria exposed individuals and non-exposed healthy controls. Using barcoded antibodies in conjunction with our transcriptomic data, we found that atypical lineage cells in healthy individuals lack many atypical B markers and thus represent an undercounted cryptic population. We further determined using antigen specific probes that atypical cells can be induced by primary vaccination in humans and can be recalled upon boosting. Collectively these data suggest that atypical cells are not necessarily pathogenic but can be a normal component of B responses to antigen.

Abstract Mucosal-associated invariant T (MAIT) cells are innate-like T cells that are highly abundant in human blood and tissues. Most MAIT cells have an invariant T cell receptor (TCR) α chain that uses TRAV1-2 joined to TRAJ33/20/12 and recognize metabolites from bacterial riboflavin synthesis bound to the antigen-presenting molecule, MR1. Recently, our attempts to identify alternative MR1-presented antigens led to the discovery of rare MR1-restricted T cells with non-TRAV1-2 TCRs. Because altered antigen specificity is likely to lead to altered affinity for the most potent known antigen, 5-(2-oxopropylideneamino)-6-D-ribitylaminouracil (5-OP-RU), we performed bulk TCRα and β chain sequencing, and single cell-based paired TCR sequencing, on T cells that bound the MR1-5-OP-RU tetramer, but with differing intensities. Bulk sequencing showed that use of V genes other than TRAV1-2 was enriched among MR1-5-OP-RU tetramer low cells. Whereas we initially interpreted these as diverse MR1-restricted TCRs, single cell TCR sequencing revealed that cells expressing atypical TCRα chains also co-expressed an invariant MAIT TCRα chain. Transfection of each non-TRAV1-2 TCRα chain with the TCRβ chain from the same cell demonstrated that the non-TRAV1-2 TCR did not bind the MR1-5-OP-RU tetramer. Thus, dual TCRα chain expression in human T cells and competition for the endogenous β chain explains the existence of some MR1-5-OP-RU tetramer low T cells. The discovery of simultaneous expression of canonical and non-canonical TCRs on the same T cell means that claims of roles for non-TRAV1-2 TCR in MR1 response must be validated by TCR transfer-based confirmation of antigen specificity.

Mucosal associated invariant T (MAIT) cells are evolutionarily-conserved, innate-like lymphocytes which are abundant in human lungs and can contribute to protection against pulmonary bacterial infection. MAIT cells are also activated during human viral infections, yet it remains unknown whether MAIT cells play a significant protective or even detrimental role during viral infections in vivo. Using murine experimental challenge with two strains of influenza A virus, we show that MAIT cells accumulated and were activated early in infection, with upregulation of CD25, CD69 and Granzyme B, peaking at 5 days post infection. Activation was modulated via cytokines independently of MR1. MAIT cell-deficient MR1-/- mice showed enhanced weight loss and mortality to severe (H1N1) influenza. This was ameliorated by prior adoptive transfer of pulmonary MAIT cells in both immunocompetent and immunodeficient RAG2-/-γC-/- mice. Thus, MAIT cells contribute to protection during respiratory viral infections, and constitute a potential target for therapeutic manipulation.

During human T-cell leukemia virus type-1 (HTLV-1) infection the frequency of cells harboring an integrated copy of viral cDNA, the proviral load (PVL), is the main risk factor for progression of HTLV-1-associated diseases. Accurate quantification of provirus by droplet digital PCR (ddPCR) is a powerful diagnostic tool with emerging uses for monitoring viral expression. Current ddPCR techniques quantify HTLV-1 PVL in terms of whole genomic cellular material, while the main target of HTLV-1 infection is the CD4+ and CD8+ T-cell. Our understanding of HTLV-1 proliferation and the amount of viral burden present in different compartments is limited. Recently a sensitive ddPCR assay was applied to quantifying T-cells by measuring loss of germline T-cell receptor genes as method of distinguishing non-T-cell from recombined T-cell DNA. In this study, we demonstrated and validated novel applications of the duplex ddPCR assay to quantify T-cells from various sources of human gDNA extracted from frozen material (PBMCs, bronchoalveolar lavage, and induced sputum) from a cohort of remote Indigenous Australians and then compared the T-cell measurements by ddPCR to the prevailing standard method of flow cytometry. The HTLV-1c PVL was then calculated in terms of extracted T-cell gDNA from various compartments. Because HTLV-1c preferentially infects CD4+ T-cells, and the amount of viral burden correlates with HTLV-1c disease pathogenesis, application of this ddPCR assay to accurately measure HTLV-1c-infected T-cells can be of greater importance for clinical diagnostics, prognostics as well as monitoring therapeutic applications.

Abstract T-cell exhaustion is a hallmark of hepatitis C virus (HCV) infection and limits protective immunity in chronic viral infections and cancer. Limited knowledge exists of the initial viral and immune dynamics that characterise exhaustion in humans. We studied longitudinal blood samples from a unique cohort of subjects with primary infection using single cell multi-omics to identify the functions and phenotypes of HCV-specific CD8 + T cells. Early elevated IFN-γ response against the transmitted virus was associated with the rate of immune escape, larger clonal expansion, and early onset of exhaustion. Irrespective of disease outcome we discovered progenitors of early-exhaustion with intermediate expression of PD-1. Intra clonal analysis revealed distinct trajectories with multiple fates suggesting evolutionary plasticity of precursor cells. These findings challenge current paradigm on the contribution of CD8 + T cells to HCV disease outcome and provide data for future studies on T-cell differentiation in human infections. One sentence summary Progenitors of T-cell exhaustion in acute HCV infection

The neglected tropical disease Buruli ulcer (BU) is an infection of subcutaneous tissue with Mycobacterium ulcerans. There is no effective BU vaccine. Here, we assessed an experimental prime-boost vaccine in a low-dose murine tail infection model. We used the enoyl-reductase (ER) domain of the M. ulcerans mycolactone polyketide synthases electrostatically coupled with a previously described TLR-2 agonist-based lipopeptide adjuvant, R4Pam2Cys. Mice were vaccinated and then challenged via tail inoculation with 14-20 colony forming units (CFU) of an engineered bioluminescent strain of M. ulcerans. Mice receiving either the experimental ER vaccine or Mycobacterium bovis Bacille Calmette-Guerin (BCG) were equally well protected, with both groups faring significantly better than non-vaccinated animals (p<0.05). A suite of 29 immune parameters were assessed in the mice at the end of the experimental period. Multivariate statistical approaches were then used to interrogate the immune response data to develop disease-prognostic models. High levels of IL-2 and low IFN-𝝲 produced in the spleen best predicted control of infection across all vaccine groups. Univariate logistic regression then revealed vaccine-specific profiles of protection. High titres of ER-specific IgG serum antibodies together with IL-2 and IL-4 in the draining lymph node (DLN) were associated with protection induced by the experimental ER vaccine. In contrast, high titres of IL-6, TNF-alpha;, IFN-gamma; and IL-10 in the DLN and low IFN-gamma; titres in the spleen were associated with protection following BCG vaccination. This study suggests an effective BU vaccine must induce localised, tissue-specific immune profiles with controlled inflammatory responses at the site of infection.