T cells are important for effective viral clearance, elimination of virus-infected cells and long-term disease protection. To examine the full-spectrum of CD8

Summary To understand the CD8 + T cell immunity related to viral protection and disease severity in COVID-19, we evaluated the complete SARS-CoV-2 genome (3141 MHC-I binding peptides) to identify immunogenic T cell epitopes, and determine the level of CD8 + T cell involvement using DNA-barcoded peptide-major histocompatibility complex (pMHC) multimers. COVID-19 patients showed strong T cell responses, with up to 25% of all CD8 + lymphocytes specific to SARS-CoV-2-derived immunodominant epitopes, derived from ORF1 (open reading frame 1), ORF3, and Nucleocapsid (N) protein. A strong signature of T cell activation was observed in COVID-19 patients, while no T cell activation was seen in the ‘non-exposed’ and ‘high exposure risk’ healthy donors. Interestingly, patients with severe disease displayed the largest T cell populations with a strong activation profile. These results will have important implications for understanding the T cell immunity to SARS-CoV-2 infection, and how T cell immunity might influence disease development.

Abstract Knowledge of widely recognized T-cell epitopes against common virus infections are vital for immune monitoring and characterization of relevant antigen-specific CD8 T cells and their antigen receptors. We therefore aimed to establish a concise and validated epitope panel for monitoring human virus-specific immunity complete with data on both prevalence of recognition and reactivity in humans. To achieve this, we first establish TCR downregulation, and loss of peptide major histocompatibility (pMHC) multimer-binding, as an early and sensitive marker of T cell reactivity after peptide stimulation. We next applied TCR downregulation in a high-throughput assay by monitoring binding, and loss of binding (i.e. reactivity), to libraries of DNA-barcode labelled pMHC multimers in paired unstimulated/stimulated samples. This novel method allowed us to access T-cell responses in 48 donors towards 929 epitopes recorded in the Immune Epitope Database (IEDB) encompassing 29 virus common infections and 25 different HLA alleles. This yielded a concise panel of 137 virus epitopes, many of which were underrepresented in the public domain, recognized by T cells in peripheral blood. 84% of these epitopes exhibited prevalent reactivity to peptide stimulation, which was associated with effector and long-term memory phenotypes. Conversely, non-reactive responses correlated with naïve and immunosenescence phenotypes. This study represents the largest effort to unbiasedly assess T-cell recognition and reactivity to common virus infections in healthy individuals providing a minimal epitope panel for monitoring adaptive immune responses in humans. Significance Statement CD8 T-cell epitopes are widely available in public databases yet many are not recognized in the general population. Here we undertook an exhaustive screening process using “state-of-the-art” methods to assess both T-cell recognition and reactivity against common virus infections, which holds significant implications for shaping T-cell immunity and disease protection. We identify 137 commonly recognized epitopes from common virus infections to which T cell responses are expected to occur in human donors. Importantly, several of the verified epitopes were underreported in public databases compared to their observed prevalence of recognition and high cellular frequency making this an important reference dataset and resource for immunologists studying antigen-specific T cells across different immunopathologies and contexts including autoimmunity, infectious disease and cancer immunotherapy.

Abstract Patients with hematological malignancies are prioritized for COVID-19 vaccine due to their high risk for severe SARS-CoV-2 infection related disease and mortality. To understand T cell immunity, its long-term persistence, and correlation with antibody response, we evaluated the BNT162b2 COVID-19 mRNA vaccine-specific immune response in chronic lymphocytic leukemia (CLL) and myeloid dysplastic syndrome (MDS) patients. Longitudinal analysis of CD8 + T cells using DNA-barcoded peptide-MHC multimers covering the full SARS-CoV-2 Spike-protein (415 peptides) showed vaccine-specific T cell activation and persistence of memory T cells up to six months post-vaccination. Surprisingly, a higher frequency of vaccine-induced antigen-specific CD8 + T cell was observed in the patient group compared to a healthy donor group. Furthermore, and importantly, immunization with the second booster dose significantly increased the frequency of antigen-specific CD8 + T cells as well as the total number of T cell specificities. Altogether 59 BNT162b2 vaccine-derived immunogenic epitopes were identified, of which 23 established long-term CD8 + T cell memory response with a strong immunodominance for NYNYLYRLF (HLA-A24:02) and YLQPRTFLL (HLA-A02:01) epitopes. In summary, we mapped the vaccine-induced antigen-specific CD8 + T cells and showed a booster-specific activation and enrichment of memory T cells that could be important for long-term disease protection in this patient group. Key Points COVID-19 mRNA vaccine induced an early and persistent activation of antigen-specific CD8 + T cells in this patient group. Vaccination with a booster dose is required to maintain vaccine-specific CD8 + T cells.

Abstract The UV-mediated peptide exchange has enabled the generation of multiple different MHC multimer specificities in parallel, surpassing tedious individual refolding of MHC molecules with peptide ligands. Murine models are acknowledged as an effective tool for preclinical research to advance our understanding of immunological mechanisms, with the potential translatability of key learnings from mouse models to the clinic. The common inbred mouse strain BALB/c is frequently used in immunological research. However, for the BALB/c histocompatibility (H)-2 alleles availability of conditional ligand has been limited. To overcome this challenge, we design and experimentally validate conditional ligands restricted to murine MHC class I alleles H2D d and H2K d . In addition, we demonstrate the ability of the three H2 d molecules and two additional C57BL/6 H2 b molecules folded in-house with conditional ligands to generate fluorescently labeled peptide-H2 tetramers that allow staining of antigen-specific CD8+ T cells in splenocyte samples. Finally, we generate large peptide-H-2 multimer libraries with a DNA-barcode labeling system for high-throughput interrogation of CD8+ T cell specificity in murine splenocyte samples. Consequently, the described techniques will contribute to our understanding of the antigen-specific CD8+ T cell repertoire in murine preclinical models of various diseases.