Chronically infected mice upregulate expression of inhibitory molecules on exhausted T cells. Harty and colleagues report similar findings in human patients with malaria and show that blockade of the inhibitory receptors PD-L1 and LAG-3 restores antimalaria responses in mice. Infection of erythrocytes with Plasmodium species induces clinical malaria. Parasite-specific CD4+ T cells correlate with lower parasite burdens and severity of human malaria and are needed to control blood-stage infection in mice. However, the characteristics of CD4+ T cells that determine protection or parasite persistence remain unknown. Here we show that infection of humans with Plasmodium falciparum resulted in higher expression of the inhibitory receptor PD-1 associated with T cell dysfunction. In vivo blockade of the PD-1 ligand PD-L1 and the inhibitory receptor LAG-3 restored CD4+ T cell function, amplified the number of follicular helper T cells and germinal-center B cells and plasmablasts, enhanced protective antibodies and rapidly cleared blood-stage malaria in mice. Thus, chronic malaria drives specific T cell dysfunction, and proper function can be restored by inhibitory therapies to enhance parasite control.

Abstract Epidemiological observations in malaria endemic areas have long suggested a deficiency in the generation and maintenance of B cell memory to Plasmodium falciparum (Pf) in individuals chronically reinfected with the parasite. Recently, a functionally and phenotypically distinct population of FCRL4+ hyporesponsive memory B cells (MBCs) was reported to be expanded in HIV-infected individuals with high viral loads. In this study, we provide evidence that a phenotypically similar atypical MBC population is significantly expanded in Pf-exposed Malian adults and children as young as 2 years of age as compared with healthy U.S. adult controls. The number of these atypical MBCs was higher in children with chronic asymptomatic Pf infections compared with uninfected children, suggesting that the chronic presence of the parasite may drive expansion of these distinct MBCs. This is the first description of an atypical MBC phenotype associated with malaria. Understanding the origin and function of these MBCs could be important in informing the design of malaria vaccines.

Abs are central to malaria immunity, which is only acquired after years of exposure to Plasmodium falciparum ( Pf ). Despite the enormous worldwide burden of malaria, the targets of protective Abs and the basis of their inefficient acquisition are unknown. Addressing these knowledge gaps could accelerate malaria vaccine development. To this end, we developed a protein microarray containing ∼23% of the Pf 5,400-protein proteome and used this array to probe plasma from 220 individuals between the ages of 2–10 years and 18–25 years in Mali before and after the 6-month malaria season. Episodes of malaria were detected by passive surveillance over the 8-month study period. Ab reactivity to Pf proteins rose dramatically in children during the malaria season; however, most of this response appeared to be short-lived based on cross-sectional analysis before the malaria season, which revealed only modest incremental increases in Ab reactivity with age. Ab reactivities to 49 Pf proteins measured before the malaria season were significantly higher in 8–10-year-old children who were infected with Pf during the malaria season but did not experience malaria ( n = 12) vs. those who experienced malaria ( n = 29). This analysis also provided insight into patterns of Ab reactivity against Pf proteins based on the life cycle stage at which proteins are expressed, subcellular location, and other proteomic features. This approach, if validated in larger studies and in other epidemiological settings, could prove to be a useful strategy for better understanding fundamental properties of the human immune response to Pf and for identifying previously undescribed vaccine targets.

CIS43LS is a monoclonal antibody that was shown to protect against controlled Plasmodium falciparum infection in a phase 1 clinical trial. Whether a monoclonal antibody can prevent P. falciparum infection in a region in which the infection is endemic is unknown.We conducted a phase 2 trial to assess the safety and efficacy of a single intravenous infusion of CIS43LS against P. falciparum infection in healthy adults in Mali over a 6-month malaria season. In Part A, safety was assessed at three escalating dose levels. In Part B, participants were randomly assigned (in a 1:1:1 ratio) to receive 10 mg of CIS43LS per kilogram of body weight, 40 mg of CIS43LS per kilogram, or placebo. The primary efficacy end point, assessed in a time-to-event analysis, was the first P. falciparum infection detected on blood-smear examination, which was performed at least every 2 weeks for 24 weeks. At enrollment, all the participants received artemether-lumefantrine to clear possible P. falciparum infection.In Part B, 330 adults underwent randomization; 110 were assigned to each trial group. The risk of moderate headache was 3.3 times as high with 40 mg of CIS43LS per kilogram as with placebo. P. falciparum infections were detected on blood-smear examination in 39 participants (35.5%) who received 10 mg of CIS43LS per kilogram, 20 (18.2%) who received 40 mg of CIS43LS per kilogram, and 86 (78.2%) who received placebo. At 6 months, the efficacy of 40 mg of CIS43LS per kilogram as compared with placebo was 88.2% (adjusted 95% confidence interval [CI], 79.3 to 93.3; P<0.001), and the efficacy of 10 mg of CIS43LS per kilogram as compared with placebo was 75.0% (adjusted 95% CI, 61.0 to 84.0; P<0.001).CIS43LS was protective against P. falciparum infection over a 6-month malaria season in Mali without evident safety concerns. (Funded by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases; ClinicalTrials.gov number, NCT04329104.).

The emergence of SARS-CoV-2 variants that threaten the efficacy of existing vaccines and therapeutic antibodies underscores the urgent need for new antibody-based tools that potently neutralize variants by targeting multiple sites of the spike protein. We isolated 216 monoclonal antibodies targeting SARS-CoV-2 from plasmablasts and memory B cells of COVID-19 patients. The three most potent antibodies targeted distinct regions of the RBD, and all three neutralized the SARS-CoV-2 variants B.1.1.7 and B.1.351. The crystal structure of the most potent antibody, CV503, revealed that it binds to the ridge region of SARS-CoV-2 RBD, competes with the ACE2 receptor, and has limited contact with key variant residues K417, E484 and N501. We designed bispecific antibodies by combining non-overlapping specificities and identified five ultrapotent bispecific antibodies that inhibit authentic SARS-CoV-2 infection at concentrations of <1 ng/mL. Through a novel mode of action three bispecific antibodies cross-linked adjacent spike proteins using dual NTD/RBD specificities. One bispecific antibody was >100-fold more potent than a cocktail of its parent monoclonals

Abstract The potential for future coronavirus outbreaks highlights the need to develop strategies and tools to broadly target this group of pathogens. Here, using an epitope-agnostic approach, we identified six monoclonal antibodies that bound to spike proteins from all seven human-infecting coronaviruses. Epitope mapping revealed that all six antibodies target the conserved fusion peptide region adjacent to the S2’ cleavage site. Two antibodies, COV44-62 and COV44-79, broadly neutralize a range of alpha and beta coronaviruses, including SARS-CoV-2 Omicron subvariants BA.1 and BA.2, albeit with lower potency than RBD-specific antibodies. In crystal structures of Fabs COV44-62 and COV44-79 with the SARS-CoV-2 fusion peptide, the fusion peptide epitope adopts a helical structure and includes the arginine at the S2’ cleavage site. Importantly, COV44-79 limited disease caused by SARS-CoV-2 in a Syrian hamster model. These findings identify the fusion peptide as the target of the broadest neutralizing antibodies in an epitope-agnostic screen, highlighting this site as a candidate for next-generation coronavirus vaccine development. One-Sentence Summary Rare monoclonal antibodies from COVID-19 convalescent individuals broadly neutralize coronaviruses by targeting the fusion peptide.

In malaria-naïve children and adults, Plasmodium falciparum -infected red blood cells ( Pf -iRBCs) trigger fever and other symptoms of systemic inflammation. However, in endemic areas where individuals experience repeated Pf infections over many years, the risk of Pf -iRBC-triggered inflammatory symptoms decreases with cumulative Pf exposure. The molecular mechanisms underlying these clinical observations remain unclear. Age-stratified analyses of monocytes collected from uninfected, asymptomatic Malian individuals before the malaria season revealed an inverse relationship between age and Pf -iRBC-inducible inflammatory cytokine (IL-1β, IL-6 and TNF) production, whereas Malian infants and malaria-naïve U.S. adults produced similarly high levels of inflammatory cytokines. Accordingly, monocytes of Malian adults produced more IL-10 and expressed higher levels of the regulatory molecules CD163, CD206, Arginase-1 and TGM2. These observations were recapitulated in an in vitro system of monocyte to macrophage differentiation wherein macrophages re-exposed to Pf -iRBCs exhibited attenuated inflammatory cytokine responses and a corresponding decrease in the epigenetic marker of active gene transcription, H3K4me3, at inflammatory cytokine gene loci. Together these data indicate that Pf induces epigenetic reprogramming of monocytes/macrophages toward a regulatory phenotype that attenuates inflammatory responses during subsequent Pf exposure. These findings also suggest that past malaria exposure could mitigate monocyte-associated immunopathology induced by other pathogens such as SARS-CoV-2.The malaria parasite is mosquito-transmitted and causes fever and other inflammatory symptoms while circulating in the bloodstream. However, in regions of high malaria transmission the parasite is less likely to cause fever as children age and enter adulthood, even though adults commonly have malaria parasites in their blood. Monocytes are cells of the innate immune system that secrete molecules that cause fever and inflammation when encountering microorganisms like malaria. Although inflammation is critical to initiating normal immune responses, too much inflammation can harm infected individuals. In Mali, we conducted a study of a malaria-exposed population from infants to adults and found that participants' monocytes produced less inflammation as age increases, whereas monocytes of Malian infants and U.S. adults, who had never been exposed to malaria, both produced high levels of inflammatory molecules. Accordingly, monocytes exposed to malaria in the laboratory became less inflammatory when re-exposed to malaria again later, and these monocytes 'turned down' their inflammatory genes. This study helps us understand how people become immune to inflammatory symptoms of malaria and may also help explain why people in malaria-endemic areas appear to be less susceptible to the harmful effects of inflammation caused by other pathogens such as SARS-CoV-2.

Abstract The isolation and characterization of neutralizing antibodies from infection and vaccine settings will inform future vaccine design, and methodologies that streamline the isolation of antibodies and the generation of B cell clones are of great interest. Retroviral transduction to express Bcl-6 and Bcl-xL in primary B cells has been shown to promote long-term B cell survival and antibody secretion in vitro , and can be used to isolate antibodies from memory B cells. The application of this methodology to B cell subsets from tissues and to B cells from individuals with chronic infection has not been extensively characterized. Here, we characterize Bcl-6/Bcl-xL B cell immortalization across multiple tissue types and B cell subsets in healthy and HIV-1 infected individuals, as well as individuals recovering from malaria. In HIV-1- and malaria-uninfected donors, naïve and memory B cell subsets from PBMC and tonsil tissue transformed with similar efficiencies, and displayed similar characteristics after transformation with respect to their longevity and immunoglobulin secretion. In HIV-1-viremic individuals or in individuals after malaria infection, the CD27 - CD21 - memory B cell subsets transformed with lower efficiencies compared to the CD27 + CD21 + populations, but following transformation B cells expanded and secreted IgG with similar efficiency. Using B cells from HIV-1-infected individuals, we combined Bcl-6/Bcl-xL B cell immortalization with a HIV-1 microneutralization assay to isolate broadly neutralizing antibodies related to VRC13 and VRC38.01. Overall, Bcl-6/Bcl-xL B cell immortalization can be used to isolate antibodies and generate B cell clones from multiple different B cell populations, albeit with different efficiencies.

Plasmodium falciparum reticulocyte-binding protein homolog 5 (RH5) is the most advanced blood-stage malaria vaccine candidate and is being evaluated for efficacy in endemic regions, emphasizing the need to study the underlying antibody response to RH5 during natural infection, which could augment or counteract responses to vaccination. Here, we found that RH5-reactive B cells were rare, and circulating immunoglobulin G (IgG) responses to RH5 were short-lived in malaria-exposed Malian individuals, despite repeated infections over multiple years. RH5-specific monoclonal antibodies isolated from eight malaria-exposed individuals mostly targeted non-neutralizing epitopes, in contrast to antibodies isolated from five RH5-vaccinated, malaria-naive UK individuals. However, MAD8–151 and MAD8–502, isolated from two malaria-exposed Malian individuals, were among the most potent neutralizers out of 186 antibodies from both cohorts and targeted the same epitopes as the most potent vaccine-induced antibodies. These results suggest that natural malaria infection may boost RH5-vaccine-induced responses and provide a clear strategy for the development of next-generation RH5 vaccines.

Many infections, including malaria, are associated with an increase in autoantibodies (AAbs). Prior studies have reported an association between genetic markers of susceptibility to autoimmune disease and resistance to malaria, but the underlying mechanisms are unclear. Here, we performed a longitudinal study of children and adults (n = 602) in Mali and found that high levels of plasma AAbs before the malaria season independently predicted a reduced risk of clinical malaria in children during the ensuing malaria season. Baseline AAb seroprevalence increased with age and asymptomatic Plasmodium falciparum infection. We found that AAbs purified from the plasma of protected individuals inhibit the growth of blood-stage parasites and bind P. falciparum proteins that mediate parasite invasion. Protected individuals had higher plasma immunoglobulin G (IgG) reactivity against 33 of the 123 antigens assessed in an autoantigen microarray. This study provides evidence in support of the hypothesis that a propensity toward autoimmunity offers a survival advantage against malaria.