SARS-CoV-2 spike mRNA vaccines1-3 mediate protection from severe disease as early as ten days after prime vaccination3, when neutralizing antibodies are hardly detectable4-6. Vaccine-induced CD8+ T cells may therefore be the main mediators of protection at this early stage7,8. The details of their induction, comparison to natural infection, and association with other arms of vaccine-induced immunity remain, however, incompletely understood. Here we show on a single-epitope level that a stable and fully functional CD8+ T cell response is vigorously mobilized one week after prime vaccination with bnt162b2, when circulating CD4+ T cells and neutralizing antibodies are still weakly detectable. Boost vaccination induced a robust expansion that generated highly differentiated effector CD8+ T cells; however, neither the functional capacity nor the memory precursor T cell pool was affected. Compared with natural infection, vaccine-induced early memory T cells exhibited similar functional capacities but a different subset distribution. Our results indicate that CD8+ T cells are important effector cells, are expanded in the early protection window after prime vaccination, precede maturation of other effector arms of vaccine-induced immunity and are stably maintained after boost vaccination.

Abstract A dysregulated immune response with high levels of SARS-CoV-2 specific IgG antibodies characterizes patients with severe or critical COVID-19. Although a robust IgG response is traditionally considered to be protective, excessive triggering of activating Fc-gamma-receptors (FcγRs) could be detrimental and cause immunopathology. Here, we document that patients who develop soluble circulating IgG immune complexes (sICs) during infection are subject to enhanced immunopathology driven by FcγR activation. Utilizing cell-based reporter systems we provide evidence that sICs are predominantly formed prior to a specific humoral response against SARS-CoV-2. sIC formation, together with increased afucosylation of SARS-CoV-2 specific IgG eventually leads to an enhanced CD16 (FcγRIII) activation of immune cells reaching activation levels comparable active systemic lupus erythematosus (SLE) disease. Our data suggest a vicious cycle of escalating immunopathology driven by an early formation of sICs in predisposed patients. These findings reconcile the seemingly paradoxical findings of high antiviral IgG responses and systemic immune dysregulation in severe COVID-19. Clinical implications The identification of sICs as drivers of an escalating immunopathology in predisposed patients opens new avenues regarding intervention strategies to alleviate critical COVID-19 progression. Graphical abstract A vicious cycle of immunopathology in COVID-19 patients is driven by soluble multimeric immune complexes (sICs) . SARS-CoV-2 infection triggers sIC formation in prone individuals. Activation of FcγRIII/CD16 expressing immune cells by sICs precedes a humoral response to SARS-CoV2 infection. sICs and infection add to IgG afucosylation, further enhancing FcγRIII/CD16 activation by opsonized targets. High inflammation induces further sIC mediated immune cell activation ultimately leading to an escalating immunopathology.

Abstract Jamaican fruit bats ( Artibeus jamaicensis ) naturally harbor a wide range of viruses of human relevance. These infections are typically mild in bats, suggesting unique features of their immune system. To better understand the immune response to viral infections in bats, we infected male Jamaican fruit bats with the bat-derived influenza A virus (IAV) H18N11. Using comparative single-cell RNA sequencing, we generated single-cell atlases of the Jamaican fruit bat intestine and mesentery. Gene expression profiling showed that H18N11 infection resulted in a moderate induction of interferon-stimulated genes and transcriptional activation of immune cells. H18N11 infection was predominant in various leukocytes, including macrophages, B cells, and NK/T cells. Confirming these findings, human leukocytes, particularly macrophages, were also susceptible to H18N11, highlighting the zoonotic potential of this bat-derived IAV. Our study provides insight into a natural virus-host relationship and thus serves as a fundamental resource for future in-depth characterization of bat immunology.

Abstract SARS-CoV-2, the causative agent of Covid-19, is known to evade the immune system by several mechanisms. This includes the shutdown of the host cellular protein synthesis, which abrogates the induction of antiviral interferon responses. The virus initiates the infection of susceptible cells by binding with its spike protein (S) to the host angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). Here we applied the T cell receptor fusion construct (TRuC) technology to engineer T cells against such infected cells. In our TRuCs an S-binding domain is fused to the CD3ε component of the T cell receptor (TCR) complex, enabling recognition of S-containing cells in an HLA independent manner. This domain either consists of the S-binding part of ACE2 or a single-chain variable fragment of an anti-S antibody. We show that the TRuC T cells are activated by and kill cells that express S of SARS-CoV-2 and its alpha (B.1.1.7) and beta (B.1.351) variants at the cell surface. Treatment of SARS-CoV-2 infected cells with our engineered T cells did not lead to massive cytotoxicity towards the infected cells, but resulted in a complete rescue of the translational shutdown despite ongoing viral replication. Our data show that engineered TRuC T cell products might be used against SARS-CoV-2 by exposing infected cells to the host innate immune system.

Abstract Swine influenza A viruses (swIAV) cause an economically important respiratory disease in modern pig production. Continuous virus transmission and antigenic drift are difficult to control in enzootically infected pig herds. Here, antibody-positive piglets from a herd enzootically infected with swIAV H1N2 (clade 1 A.3.3.2) were immunized using a homologous prime-boost vaccination strategy with novel live attenuated influenza virus (LAIV) based on a reassortment-incompetent bat influenza-swIAV chimera or a vesicular stomatitis virus-based replicon vaccine. Challenge infection of vaccinated piglets by exposure to H1N2 swIAV-infected unvaccinated seeder pigs showed that both LAIV and replicon vaccine markedly reduced virus replication in the upper and lower respiratory tract, respectively, compared to piglets immunized with commercial heterologous or autologous adjuvanted whole-inactivated virus vaccines. Our novel vaccines may aid in interrupting continuous IAV transmission chains in large enzootically infected pig herds, improve the health status of the animals, and reduce the risk of zoonotic swIAV transmission.

How mitochondria reconcile roles in functionally divergent cell death pathways of apoptosis and NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis remains elusive, as is their precise role in NLRP3 activation and the evolutionarily conserved physiological function of NLRP3. Here, we have shown that when cells were challenged simultaneously, apoptosis was inhibited and NLRP3 activation prevailed. Apoptosis inhibition by structurally diverse NLRP3 activators, including nigericin, imiquimod, extracellular ATP, particles, and viruses, was not a consequence of inflammasome activation but rather of their effects on mitochondria. NLRP3 activators turned out as oxidative phosphorylation (OXPHOS) inhibitors, which we found to disrupt mitochondrial cristae architecture, leading to trapping of cytochrome c. Although this effect was alone not sufficient for NLRP3 activation, OXPHOS inhibitors became triggers of NLRP3 when combined with resiquimod or Yoda-1, suggesting that NLRP3 activation requires two simultaneous cellular signals, one of mitochondrial origin. Therefore, OXPHOS and apoptosis inhibition by NLRP3 activators provide stringency in cell death decisions.