Dysfunctional CD8+ T cells present in chronic virus infections can express programmed death 1 (PD-1) molecules, and the inhibition of the engagement of PD-1 with its ligand (PD-L1) has been reported to enhance the antiviral function of these T cells. We took advantage of the wide fluctuations in levels of viremia which are typical of chronic hepatitis B virus (HBV) infection to comprehensively analyze the impact of prolonged exposure to different virus quantities on virus-specific T-cell dysfunction and on its reversibility through the blocking of the PD-1/PD-L1 pathway. We confirm that chronic HBV infection has a profound effect on the HBV-specific T-cell repertoire. Despite the use of a comprehensive panel of peptides covering all HBV proteins, HBV-specific T cells were rarely observed directly ex vivo in samples from patients with chronic infection, in contrast to those from patients with acute HBV infection. In chronic HBV infection, virus-specific T cells were detected mainly in patients with lower levels of viremia. These HBV-specific CD8+ T cells expressed PD-1, and their function was improved by the blocking of PD-1/PD-L1 engagement. Thus, a broad spectrum of anti-HBV immunity is expressed by patients with chronic HBV infection and this spectrum is proportional to HBV replication levels and can be improved by blocking the PD-1/PD-L1 pathway. This information may be useful for the design of immunotherapeutic strategies to complement and optimize available antiviral therapies.

Hepatitis B virus (HBV) is a noncytopathic virus, and the recognition of infected hepatocytes by HBV-specific CD8 cells has been assumed to be the central mechanism causing both liver damage and virus control. To understand the role of cytotoxic T cells in the pathogenesis of HBV infection, we used functional assays that require T cell expansion in vitro and human histocompatibility leukocyte antigen (HLA)-peptide tetramers that allow direct ex vivo quantification of circulating and liver-infiltrating HBV-specific CD8 cells. Two groups of patients with persistent HBV infection were studied: one without liver inflammation and HBV replication, the other with liver inflammation and a high level of HBV replication. Contrary to expectation, a high frequency of intrahepatic HBV-specific CD8 cells was found in the absence of hepatic immunopathology. In contrast, virus-specific T cells were more diluted among liver infiltrates in viremic patients, but their absolute number was similar because of the massive cellular infiltration. Furthermore, inhibition of HBV replication was associated with the presence of a circulating reservoir of CD8+ cells able to expand after specific virus recognition that was not detectable in highly viremic patients with liver inflammation. These results show that in the presence of an effective HBV-specific CD8 response, inhibition of virus replication can be independent of liver damage. When the HBV-specific CD8 response is unable to control virus replication, it may contribute to liver pathology not only directly but by causing the recruitment of nonvirus-specific T cells.

Dendritic cell (DC)-mediated cross-presentation of exogenous antigens acquired in the periphery is critical for the initiation of CD8+ T cell responses. Several DC subsets are described in human tissues but migratory cross-presenting DCs have not been isolated, despite their potential importance in immunity to pathogens, vaccines, and tumors and tolerance to self. Here, we identified a CD141hi DC present in human interstitial dermis, liver, and lung that was distinct from the majority of CD1c+ and CD14+ tissue DCs and superior at cross-presenting soluble antigens. Cutaneous CD141hi DCs were closely related to blood CD141+ DCs, and migratory counterparts were found among skin-draining lymph node DCs. Comparative transcriptomic analysis with mouse showed tissue DC subsets to be conserved between species and permitted close alignment of human and mouse DC subsets. These studies inform the rational design of targeted immunotherapies and facilitate translation of mouse functional DC biology to the human setting.

Virus-specific humoral and cellular immunity act synergistically to protect the host from viral infection. We interrogate the dynamic changes of virological and immunological parameters in 12 patients with symptomatic acute SARS-CoV-2 infection from disease onset to convalescence or death. We quantify SARS-CoV-2 viral RNA in the respiratory tract in parallel with antibodies and circulating T cells specific for various structural (nucleoprotein [NP], membrane [M], ORF3a, and spike) and non-structural (ORF7/8, NSP7, and NSP13) proteins. Although rapid induction and quantity of humoral responses associate with an increase in disease severity, early induction of interferon (IFN)-γ-secreting SARS-CoV-2-specific T cells is present in patients with mild disease and accelerated viral clearance. These findings provide support for the prognostic value of early functional SARS-CoV-2-specific T cells with important implications in vaccine design and immune monitoring.

The proliferative response of PBMC to hepatitis B virus (HBV) envelope, core, and e Ag was analyzed prospectively in 21 patients with acute self-limited HBV infection and compared with the response of patients with chronic HBV infection and different levels of HBV replication (i.e., hepatitis e Ag (HBeAg)- or anti-HBe-positive) and liver damage (i.e., chronic active hepatitis or chronic asymptomatic carriers). Our results indicate that: 1) HBV-infected subjects who develop a self-limited acute hepatitis show a vigorous PBMC response to hepatitis B core Ag and HBeAg, as expression of T cell activation; 2) appearance of a detectable lymphocyte response to HBV nucleocapsid Ag is temporally associated with the clearance of HBV envelope Ag; 3) in patients with chronic HBV infection the level of T cell responsiveness to hepatitis B core Ag and to HBeAg is significantly lower than that observed during acute infection; 4) T cell sensitization to HBV envelope Ag in acute and chronic HBV infection is usually undetectable and when measurable is expressed transiently and at low levels. These results may reflect immune events of pathogenetic relevance with respect to evolution of disease and viral clearance.

High viral and/or antigen load may be an important cause of the T cell hyporesponsiveness to hepatitis B virus (HBV) antigens that is often observed in patients with chronic HBV infection. Reduction of viral and antigen load by lamivudine treatment represents an ideal model for investigating this hypothesis. HLA class II restricted T cell responses and serum levels of HBV-DNA, HBsAg, and HBeAg were studied before and during lamivudine treatment in 12 patients with hepatitis B e antigen positive chronic active hepatitis B to assess possible correlations between viral and/or antigen load and vigor of the T cell response. Cell proliferation to HBV nucleocapsid antigens and peptides and frequency of circulating HBV nucleocapsid-specific T cells were assessed to characterize CD4-mediated responses. A highly significant enhancement of the CD4-mediated response to HBV nucleocapsid antigens was already detectable in most patients 7-14 d after the start of lamivudine treatment. This effect was dramatic and persistent in 10 patients but undetectable in 2. It occurred concomitant with a rapid and marked reduction of viremia. Interestingly, lamivudine also enhanced the responses to mitogens and recall antigens, showing that its effect was not limited to HBV-specific T cells. In conclusion, an efficient antiviral T cell response can be restored by lamivudine treatment in patients with chronic hepatitis B concurrently with reduction of viremia, indicating the importance of viral load in the pathogenesis of T cell hyporesponsiveness in these patients. Since lamivudine treatment can overcome T cell hyporeactivity, combining lamivudine with treatments directed to stimulate the T cell response may represent an effective strategy to induce eradication of chronic HBV infection.

Severe acute respiratory syndrome (SARS) is a highly contagious infectious disease which first emerged in late 2002, caused by a then novel human coronavirus, SARS coronavirus (SARS-CoV). The virus is believed to have originated from bats and transmitted to human through intermediate animals such as civet cats. The re-emergence of SARS-CoV remains a valid concern due to the continual persistence of zoonotic SARS-CoVs and SARS-like CoVs (SL-CoVs) in bat reservoirs. In this study, the screening for the presence of SARS-specific T cells in a cohort of three SARS-recovered individuals at 9 and 11 years post-infection was carried out, and all memory T cell responses detected target the SARS-CoV structural proteins. Two CD8+ T cell responses targeting the SARS-CoV membrane (M) and nucleocapsid (N) proteins were characterized by determining their HLA restriction and minimal T cell epitope regions. Furthermore, these responses were found to persist up to 11 years post-infection. An absence of cross-reactivity of these CD8+ T cell responses against the newly-emerged Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) was also demonstrated. The knowledge of the persistence of SARS-specific celullar immunity targeting the viral structural proteins in SARS-recovered individuals is important in the design and development of SARS vaccines, which are currently unavailable.

Hepatitis B virus (HBV) causes chronic infection in more than 350 million people worldwide. It replicates in hepatocytes but is non-cytopathic; liver damage is thought to be immune mediated. Here, we investigated the role of innate immune responses in mediating liver damage in patients with chronic HBV infection. Longitudinal analysis revealed a temporal correlation between flares of liver inflammation and fluctuations in interleukin (IL)-8, interferon (IFN)-α, and natural killer (NK) cell expression of tumor necrosis factor–related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) directly ex vivo. A cross-sectional study confirmed these findings in patients with HBV-related liver inflammation compared with healthy carriers. Activated, TRAIL-expressing NK cells were further enriched in the liver of patients with chronic HBV infection, while their hepatocytes expressed increased levels of a TRAIL death–inducing receptor. IFN-α concentrations found in patients were capable of activating NK cells to induce TRAIL-mediated hepatocyte apoptosis in vitro. The pathogenic potential of this pathway could be further enhanced by the ability of the IFN-α/IL-8 combination to dysregulate the balance of death-inducing and regulatory TRAIL receptors expressed on hepatocytes. We conclude that NK cells may contribute to liver inflammation by TRAIL-mediated death of hepatocytes and demonstrate that this non-antigen–specific mechanism can be switched on by cytokines produced during active HBV infection.