Abstract The emergence of the SARS-CoV-2 variant of concern Omicron (Pango lineage B.1.1.529), first identified in Botswana and South Africa, may compromise vaccine effectiveness and lead to re-infections 1 . Here we investigated Omicron escape from neutralization by antibodies from South African individuals vaccinated with Pfizer BNT162b2. We used blood samples taken soon after vaccination from individuals who were vaccinated and previously infected with SARS-CoV-2 or vaccinated with no evidence of previous infection. We isolated and sequence-confirmed live Omicron virus from an infected person and observed that Omicron requires the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor to infect cells. We compared plasma neutralization of Omicron relative to an ancestral SARS-CoV-2 strain and found that neutralization of ancestral virus was much higher in infected and vaccinated individuals compared with the vaccinated-only participants. However, both groups showed a 22-fold reduction in vaccine-elicited neutralization by the Omicron variant. Participants who were vaccinated and had previously been infected exhibited residual neutralization of Omicron similar to the level of neutralization of the ancestral virus observed in the vaccination-only group. These data support the notion that reasonable protection against Omicron may be maintained using vaccination approaches.

CD8+ T cells contribute to the control of HIV, but it is not clear whether initial immune responses modulate the viral set point. We screened high-risk uninfected women twice a week for plasma HIV RNA and identified 12 hyperacute infections. Onset of viremia elicited a massive HIV-specific CD8+ T cell response, with limited bystander activation of non-HIV memory CD8+ T cells. HIV-specific CD8+ T cells secreted little interferon-γ, underwent rapid apoptosis, and failed to upregulate the interleukin-7 receptor, known to be important for T cell survival. The rapidity to peak CD8+ T cell activation and the absolute magnitude of activation induced by the exponential rise in viremia were inversely correlated with set point viremia. These data indicate that rapid, high magnitude HIV-induced CD8+ T cell responses are crucial for subsequent immune control of acute infection, which has important implications for HIV vaccine design.

Abstract Environmental enteropathy (EE) is a subclinical condition of the small intestine that is highly prevalent in low- and middle-income countries. It is thought to be a key contributing factor to childhood malnutrition, growth-stunting, and diminished oral vaccine responses. While EE has been shown to be the by-product of recurrent enteric infection, its full pathophysiology remains unclear. Here, we mapped the cellular and molecular correlates of EE severity by performing high-throughput single-cell RNA-sequencing on 33 small intestinal biopsies from 11 adults with EE from Lusaka, Zambia (8 HIV-negative, 3 HIV-positive), 6 adults without EE in Boston, USA, and 2 adults from Durban, South Africa, which we complemented with published data from 3 additional South African adults from the same clinical site. By using these data to reanalyze previously-defined bulk-transcriptomic signatures of reduced villus height and decreased plasma LPS levels in EE, we found that these signatures may be driven by an increased abundance of surface mucosal cells – a gastric-like subset previously implicated in epithelial repair in the gastrointestinal tract. In addition, we identified several cell subsets whose fractional abundances associate with histologically determined EE severity, small intestinal region, and HIV infection. Furthermore, by comparing distal duodenal EE samples with those from three control cohorts, we identified dysregulated WNT and MAPK signaling in the EE epithelium and a T cell subset highly expressing a transcriptional signature of tissue-resident memory cells but with increased pro-inflammatory cytokine expression in the EE cohort. Altogether, our work illuminates epithelial and immune correlates of EE and provides new molecular targets for intervention. One Sentence Summary Using single-cell RNA-sequencing, we characterize the pathophysiology of environmental enteropathy (EE) – a highly prevalent condition of the small intestine that is thought to be a primary cause of global growth-stunting cases and a key contributing factor to childhood malnutrition and diminished oral vaccine responses – to derive insights into the epithelial and immune correlates of disease severity, suggesting new therapeutic targets for future investigation.

Abstract Background HIV infection dysregulates the B cell compartment, affecting memory B cell formation and the antibody response to infection and vaccination. Understanding the B cell response to SARS-CoV-2 in people living with HIV (PLWH) may explain the increased morbidity, reduced vaccine efficacy, reduced clearance, and intra-host evolution of SARS-CoV-2 observed in some HIV-1 coinfections. Methods We compared B cell responses to COVID-19 in PLWH and HIV negative (HIV-ve) patients in a cohort recruited in Durban, South Africa, during the first pandemic wave in July 2020 using detailed flow cytometry phenotyping of longitudinal samples with markers of B cell maturation, homing and regulatory features. Results This revealed a coordinated B cell response to COVID-19 that differed significantly between HIV-ve and PLWH. Memory B cells in PLWH displayed evidence of reduced germinal center (GC) activity, homing capacity and class-switching responses, with increased PD-L1 expression, and decreased Tfh frequency. This was mirrored by increased extrafollicular (EF) activity, with dynamic changes in activated double negative (DN2) and activated naïve B cells, which correlated with anti-RBD-titres in these individuals. An elevated SARS-CoV-2 specific EF response in PLWH was confirmed using viral spike and RBD bait proteins. Conclusions Despite similar disease severity, these trends were highest in participants with uncontrolled HIV, implicating HIV in driving these changes. EF B cell responses are rapid but give rise to lower affinity antibodies, less durable long-term memory, and reduced capacity to adapt to new variants. Further work is needed to determine the long-term effects of HIV on SARS-CoV-2 immunity, particularly as new variants emerge. Funding This work was supported by a grant from the Wellcome Trust to the Africa Health Research Institute (Wellcome Trust Strategic Core Award [grant number 201433/Z/16/Z]). Additional funding was received from the South African Department of Science and Innovation through the National Research Foundation (South African Research Chairs Initiative, [grant number 64809]), and the Victor Daitz Foundation.

ABSTRACT CD8+ tissue-resident memory T cells (CD8+ TRM) play an important role in mediating immune responses against HIV in the gastrointestinal (GI) mucosa. Antiretroviral therapy (ART) successfully supresses HIV replication in the blood, but fails to restore GI homeostasis, particularly within gut associated lymphoid tissue (GALT). The importance of cellular metabolism in shaping CD8+ TRM antiviral function has emerged as a crucial aspect of general immunoregulation. To gain better insight into the immunoregulation of CD8+ TRM during HIV, we characterized the function of blood and colon CD8+ T cells in people with HIV (PWH) on ART and HIV-uninfected individuals. We show that a higher proportion of activated CD8+ TRM persisted in the colon of PWH on ART, and these cells exhibited weaker immune response and compromised mitochondrial function compared to their peripheral counterparts. We also observed decreased mitochondrial function in CD8+ T cell in the colon compared to peripheral blood in PWH on ART. The study indicates that mitochondrial bioenergetic properties may be an indicator of colonic CD8+ TRM dysfunction in PWH on ART and highlights the importance of understanding cellular metabolism in shaping CD8+ TRM function to develop targeted immunotherapies for PWH.

Abstract Lymphoid tissues are an important HIV reservoir site that persists in the face of antiretroviral therapy and natural immunity. Targeting these reservoirs by harnessing the antiviral activity of local tissue resident memory ( T RM ) CD8 + T-cells is of great interest, but limited data exist on T RM s within lymph nodes of people living with HIV (PLWH). Here, we studied tonsil CD8 + T-cells obtained from PLWH and uninfected controls from South Africa. We show that these cells are preferentially located outside the germinal centers (GCs), the main reservoir site for HIV, and display a low cytolytic and transcriptionally T RM -like profile that is distinct from blood. In PLWH, CD8 + T RM -like cells are highly expanded and adopt a more cytolytic, activated and exhausted phenotype characterized by increased expression of CD69, PD-1 and perforin, but reduced CD127. This phenotype was enhanced in HIV-specific CD8 + T-cells from tonsils compared to matched blood. Single-cell profiling of these cells revealed a clear transcriptional signature of T-cell activation, clonal expansion and exhaustion ex-vivo . In contrast, this signature was absent from HIV-specific CD8 + T-cells in tonsils isolated from a natural HIV controller, who expressed lower levels of cell surface PD-1 and CXCR5, and reduced transcriptional evidence of T-cell activation, exhaustion and cytolytic activity. Thus, we show that HIV-specific T RM -like CD8 + T-cells in tonsils from non-HIV controllers are enriched for activation and exhaustion profiles compared to those in blood, suggesting that lymphoid HIV-specific CD8 + T RM cells are potentially ideal candidates for immunotherapy to modulate their ability to targeting the HIV reservoirs.