CD8+ T cells that respond to chronic viral infections or cancer are characterized by the expression of inhibitory receptors such as programmed cell death protein 1 (PD-1) and by the impaired production of cytokines. This state of restrained functionality-which is referred to as T cell exhaustion1,2-is maintained by precursors of exhausted T (TPEX) cells that express the transcription factor T cell factor 1 (TCF1), self-renew and give rise to TCF1- exhausted effector T cells3-6. Here we show that the long-term proliferative potential, multipotency and repopulation capacity of exhausted T cells during chronic infection are selectively preserved in a small population of transcriptionally distinct CD62L+ TPEX cells. The transcription factor MYB is not only essential for the development of CD62L+ TPEX cells and maintenance of the antiviral CD8+ T cell response, but also induces functional exhaustion and thereby prevents lethal immunopathology. Furthermore, the proliferative burst in response to PD-1 checkpoint inhibition originates exclusively from CD62L+ TPEX cells and depends on MYB. Our findings identify CD62L+ TPEX cells as a stem-like population that is central to the maintenance of long-term antiviral immunity and responsiveness to immunotherapy. Moreover, they show that MYB is a transcriptional orchestrator of two fundamental aspects of exhausted T cell responses: the downregulation of effector function and the long-term preservation of self-renewal capacity.

Mucosal associated invariant T (MAIT) cells are evolutionarily-conserved, innate-like lymphocytes which are abundant in human lungs and can contribute to protection against pulmonary bacterial infection. MAIT cells are also activated during human viral infections, yet it remains unknown whether MAIT cells play a significant protective or even detrimental role during viral infections in vivo. Using murine experimental challenge with two strains of influenza A virus, we show that MAIT cells accumulated and were activated early in infection, with upregulation of CD25, CD69 and Granzyme B, peaking at 5 days post infection. Activation was modulated via cytokines independently of MR1. MAIT cell-deficient MR1-/- mice showed enhanced weight loss and mortality to severe (H1N1) influenza. This was ameliorated by prior adoptive transfer of pulmonary MAIT cells in both immunocompetent and immunodeficient RAG2-/-γC-/- mice. Thus, MAIT cells contribute to protection during respiratory viral infections, and constitute a potential target for therapeutic manipulation.

CRISPR/Cas9 technologies have revolutionised our understanding of gene function in complex biological settings, including T cell immunology. Current CRISPR-mediated gene deletion strategies in T cells require in vitro stimulation or culture that can both preclude studies of gene function within unmanipulated naive T cells and can alter subsequent differentiation. Here we demonstrate highly efficient gene deletion within uncultured primary naive murine CD8+ T cells by electroporation of recombinant Cas9/sgRNA ribonucleoprotein immediately prior to in vivo adoptive transfer. Using this approach, we generated single and double gene knock-out cells within multiple mouse infection models. Strikingly, gene deletion occurred even when the transferred cells were left in a naive state, suggesting that gene deletion occurs independent of T cell activation. This protocol thus expands CRISPR-based probing of gene function beyond models of robust T cell activation, to encompass both naive T cell homeostasis and models of weak activation, such as tolerance and tumour models.

The differentiation of naïve CD8+ cytotoxic T lymphocytes (CTLs) into effector and memory states results in large scale changes in transcriptional and phenotypic profiles. Little is known about how large-scale changes in genome organisation reflect or underpin these transcriptional programs. We utilised Hi-C to map changes in the spatial organisation of long-range genome contacts within naïve, effector and memory virus-specific CD8+ T cells. We observed that the architecture of the naive CD8+ T cell genome was distinct from effector and memory genome configurations with extensive changes within discrete functional chromatin domains. However, deletion of the BACH2 or SATB1 transcription factors was sufficient to remodel the naïve chromatin architecture and engage transcriptional programs characteristic of differentiated cells. This suggests that the chromatin architecture within naïve CD8+ T cells is preconfigured to undergo autonomous remodelling upon activation, with key transcription factors restraining differentiation by actively enforcing the unique naïve chromatin state.