SARS-CoV-2 mRNA vaccination induces robust humoral and cellular immunity in the circulation; however, it is currently unknown whether it elicits effective immune responses in the respiratory tract, particularly against variants of concern (VOCs), including Omicron. We compared the SARS-CoV-2 S–specific total and neutralizing antibody responses, and B and T cell immunity, in the bronchoalveolar lavage fluid (BAL) and blood of COVID-19–vaccinated individuals and hospitalized patients. Vaccinated individuals had significantly lower levels of neutralizing antibody against D614G, Delta (B.1.617.2), and Omicron BA.1.1 in the BAL compared with COVID-19 convalescents despite robust S-specific antibody responses in the blood. Furthermore, mRNA vaccination induced circulating S-specific B and T cell immunity, but in contrast to COVID-19 convalescents, these responses were absent in the BAL of vaccinated individuals. Using a mouse immunization model, we demonstrated that systemic mRNA vaccination alone induced weak respiratory mucosal neutralizing antibody responses, especially against SARS-CoV-2 Omicron BA.1.1 in mice; however, a combination of systemic mRNA vaccination plus mucosal adenovirus-S immunization induced strong neutralizing antibody responses not only against the ancestral virus but also the Omicron BA.1.1 variant. Together, our study supports the contention that the current COVID-19 vaccines are highly effective against severe disease development, likely through recruiting circulating B and T cell responses during reinfection, but offer limited protection against breakthrough infection, especially by the Omicron sublineage. Hence, mucosal booster vaccination is needed to establish robust sterilizing immunity in the respiratory tract against SARS-CoV-2, including infection by the Omicron sublineage and future VOCs.

Severe infection commonly results in immunosuppression, which leads to impaired pathogen clearance or increased secondary infection in both humans and animals. However, the exact mechanisms remain poorly understood. Here, we demonstrate that IL-33 results in immunosuppression by inducing thymic involution-associated naive T cell dysfunction with aberrant expression of aging-associated genes and impairs host control of infection in mouse disease models of schistosomiasis or sepsis. Furthermore, we illustrate that IL-33 triggers the excessive generation of medullary thymic epithelial cell (mTEC) IV (thymic tuft cells) in a Pou2f3-dependent manner, as a consequence, disturbs mTEC/cortical TEC (cTEC) compartment and causes thymic involution during severe infection. More importantly, IL-33 deficiency, the anti-IL-33 neutralizing antibody treatment, or IL-33 receptor ST2 deficient thymus transplantation rescues T cell immunity to better control infection in mice. Our findings not only uncover a link between severe infection-induced IL-33 and thymic involution-mediated naive T cell aging, but also suggest that targeting IL-33 or ST2 is a promising strategy to rejuvenate T cell immunity to better control severe infection.

Postacute sequelae of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection (PASC) represent an urgent public health challenge and are estimated to affect more than 60 million individuals globally. Although a growing body of evidence suggests that dysregulated immune reactions may be linked with PASC symptoms, most investigations have primarily centered around blood-based studies, with few focusing on samples derived from affected tissues. Furthermore, clinical studies alone often provide correlative insights rather than causal mechanisms. Thus, it is essential to compare clinical samples with relevant animal models and conduct functional experiments to understand the etiology of PASC. In this study, we comprehensively compared bronchoalveolar lavage fluid single-cell RNA sequencing data derived from clinical PASC samples and a mouse model of PASC. This revealed a pro-fibrotic monocyte-derived macrophage response in respiratory PASC, as well as abnormal interactions between pulmonary macrophages and respiratory resident T cells, in both humans and mice. Interferon-γ (IFN-γ) emerged as a key node mediating the immune anomalies in respiratory PASC. Neutralizing IFN-γ after the resolution of acute SARS-CoV-2 infection reduced lung inflammation and tissue fibrosis in mice. Together, our study underscores the importance of performing comparative analysis to understand the cause of PASC and suggests that the IFN-γ signaling axis might represent a therapeutic target.

Post-acute sequelae of SARS-CoV-2 infection (PASC) represents an urgent public health challenge, with its impact resonating in over 60 million individuals globally. While a growing body of evidence suggests that dysregulated immune reactions may be linked with PASC symptoms, most investigations have primarily centered around blood studies, with few focusing on samples derived from post-COVID affected tissues. Further, clinical studies alone often provide correlative insights rather than causal relationships. Thus, it is essential to compare clinical samples with relevant animal models and conduct functional experiments to truly understand the etiology of PASC. In this study, we have made comprehensive comparisons between bronchoalveolar lavage fluid (BAL) single-cell RNA sequencing (scRNAseq) data derived from clinical PASC samples and relevant PASC mouse models. This revealed a strong pro-fibrotic monocyte-derived macrophage response in respiratory PASC (R-PASC) in both humans and mice, and abnormal interactions between pulmonary macrophages and respiratory resident T cells. IFN-g emerged as a key node mediating the immune anomalies in R-PASC. Strikingly, neutralizing IFN-g post the resolution of acute infection reduced lung inflammation, tissue fibrosis, and improved pulmonary gas-exchange function in two mouse models of R-PASC. Our study underscores the importance of performing comparative analysis to understand the root cause of PASC for developing effective therapies.

During the humoral immune response, B cells undergo rapid metabolic reprogramming with a high demand for nutrients, which are vital to sustain the formation of the germinal centers (GCs). Rag-GTPases sense amino acid availability to modulate the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway and suppress transcription factor EB (TFEB) and transcription factor enhancer 3 (TFE3), members of the microphthalmia (MiT/TFE) family of HLH-leucine zipper transcription factors. However, how Rag-GTPases coordinate amino acid sensing, mTORC1 activation, and TFEB/TFE3 activity in humoral immunity remains undefined. Here, we show that B cell-intrinsic Rag-GTPases are critical for the development and activation of B cells. RagA/RagB deficient B cells fail to form GCs, produce antibodies, and generate plasmablasts in both T-dependent (TD) and T-independent (TI) humoral immune responses. Deletion of RagA/RagB in GC B cells leads to abnormal dark zone (DZ) to light zone (LZ) ratio and reduced affinity maturation. Mechanistically, the Rag-GTPase complex constrains TFEB/TFE3 activity to prevent mitophagy dysregulation and maintain mitochondrial fitness in B cells, which are independent of canonical mTORC1 activation. TFEB/TFE3 deletion restores B cell development, GC formation in Peyer's patches and TI humoral immunity, but not TD humoral immunity in the absence of Rag-GTPases. Collectively, our data establish Rag-GTPase-TFEB/TFE3 pathway as an mTORC1 independent mechanism to coordinating nutrient sensing and mitochondrial metabolism in B cells.

Summary Alveolar Macrophages (AMs) are unique innate immune cells that reside in the alveolar space and accommodate the ever-changing needs of the lungs against internal and external challenges. During homeostasis, AMs maintain themselves through self-renewal without input from adult hematopoietic stem cells. Currently, little is known regarding the influence of aging on AM dynamics, heterogeneity and transcriptional profiles. Here, we identified CBFβ as an indispensable transcription factor that ensures AM self-renewal. Deficiency in CBFβ led to decreased proliferation and self-renewal ability of AMs. Moreover, with single cell RNA sequencing analysis of AMs from young and aged mice, we discovered that despite similarities in the transcriptome of proliferating cells, AMs from the aged mice exhibited reduced embryotic stem cell-like features. Aged AMs also showed diminished capacity for DNA repair, potentially contributing to impaired cell cycle progression and elevation of senescence markers. In accordance with the analysis, we observed reduced number of AMs in aged mice, which had defective self-renewal ability and were more sensitive to the reduction of GM-CSF. Interestingly, decreased CBFβ was observed in the cytosol of AMs from aged mice. A similar senescence-like phenotype was also found in human AMs. Taken together, we conclude that AMs in the aged host harbor a senescence-like phenotype, potentially mediated by the activity of CBFβ. Highlights scRNAseq revealed Alveolar Macrophage (AM) heterogeneity and self-renewal CBFβ is associated with AM cell cycle and facilitate AM self-renewal AMs displayed a senescence-like phenotype during physiological Aging Aging impairs CBFβ expression in mouse and human AMs

The long-term health effects of SARS-CoV-2, termed Post-Acute Sequelae of COVID-19 (PASC), are quickly evolving into a major public health concern, but the underlying cellular and molecular etiology remain poorly defined. There is growing evidence that PASC is linked to abnormal immune responses and/or poor organ recovery post-infection. However, the exact processes linking non-resolving inflammation, impaired tissue repair, and PASC are still unclear. In this report, we utilized a cohort of respiratory PASC patients with viral infection-mediated pulmonary fibrosis and a clinically relevant mouse model of post-viral lung sequelae to investigate the pathophysiology of respiratory PASC. Using a combination of imaging and spatial transcriptomics, we identified dysregulated proximal interactions between immune cells and epithelial progenitors unique to respiratory PASC but not acute COVID-19 or idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). Specifically, we found a central role for lung-resident CD8+ T cell-macrophage interactions in maintaining Krt8hi transitional and ectopic Krt5+ basal cell progenitors, and the development of fibrotic sequelae after acute viral pneumonia. Mechanistically, CD8+ T cell derived IFN-γ and TNF stimulated lung macrophages to chronically release IL-1β, resulting in the abnormal accumulation of dysplastic epithelial progenitors in fibrotic areas. Notably, therapeutic neutralization of IFN-γ and TNF, or IL-1β after the resolution of acute infection resulted in markedly improved alveolar regeneration and restoration of pulmonary function. Together, our findings implicate a dysregulated immune-epithelial progenitor niche in driving respiratory PASC and identify potential therapeutic targets to dampen chronic pulmonary sequelae post respiratory viral infections including SARS-CoV-2.

The roles of CD4+ T helper cells (TH) in shaping localized memory B and CD8+ T cell immunity in the mucosal tissues are largely unexplored. Here, we report that lung TH cells provide local assistance for the optimal development of tissue-resident memory B (BRM) and CD8+ T (TRM) cells following the resolution of primary influenza virus infection. We identify a population of tissue-resident CD4+ TH (aka TRH) cells that co-exhibit follicular T helper (TFH) and TRM cell features and mediate local help of CD4+ T cells to B and CD8+ T cells. Optimal TRH cell formation requires lung B cells and transcription factors involved in TFH or TRM development. Further, we show that TRH cells deliver local help to B and CD8 T cells through CD40L and IL-21-dependent mechanisms. Our data have uncovered a new tissue-resident TH cell population that is specialized in assisting the development of mucosal protective B and CD8+ T cell responses in situ.

Lower respiratory viral infections, such as influenza virus and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV2) infections, often cause severe viral pneumonia in aged individuals. Here, we report that influenza viral pneumonia leads to chronic non-resolving lung pathology and exaggerated accumulation of CD8+ tissue-resident memory T cells (TRM) in the respiratory tract of aged hosts. TRM accumulation relies on elevated TGF-b; present in aged tissues. Further, we show that TRM isolated from aged lungs lack a subpopulation characterized by expression of molecules involved in TCR signaling and effector function. Consequently, TRM cells from aged lungs were insufficient to provide heterologous protective immunity. Strikingly, the depletion of CD8+ TRM cells dampens persistent chronic lung inflammation and ameliorates tissue fibrosis in aged, but not young, animals. Collectively, our data demonstrate that age-associated TRM cell malfunction supports chronic lung inflammatory and fibrotic sequelae following viral pneumonia in aged hosts.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.