To replicate, viruses must gain access to the host cell's resources. Interferon (IFN) regulates the actions of a large complement of interferon effector genes (IEGs) that prevent viral replication. The interferon inducible transmembrane protein family members, IFITM1, 2 and 3, are IEGs required for inhibition of influenza A virus, dengue virus, and West Nile virus replication in vitro. Here we report that IFN prevents emergence of viral genomes from the endosomal pathway, and that IFITM3 is both necessary and sufficient for this function. Notably, viral pseudoparticles were inhibited from transferring their contents into the host cell cytosol by IFN, and IFITM3 was required and sufficient for this action. We further demonstrate that IFN expands Rab7 and LAMP1-containing structures, and that IFITM3 overexpression is sufficient for this phenotype. Moreover, IFITM3 partially resides in late endosomal and lysosomal structures, placing it in the path of invading viruses. Collectively our data are consistent with the prediction that viruses that fuse in the late endosomes or lysosomes are vulnerable to IFITM3's actions, while viruses that enter at the cell surface or in the early endosomes may avoid inhibition. Multiple viruses enter host cells through the late endocytic pathway, and many of these invaders are attenuated by IFN. Therefore these findings are likely to have significance for the intrinsic immune system's neutralization of a diverse array of threats.

The SARS-CoV-2 Omicron variant (B.1.1.529) contains mutations that mediate escape from antibody responses, although the extent to which these substitutions in spike and non-spike proteins affect T cell recognition is unknown. In this study, we show that T cell responses in individuals with prior infection, vaccination, both prior infection and vaccination, and boosted vaccination are largely preserved to Omicron spike and non-spike proteins. However, we also identify a subset of individuals (∼21%) with a >50% reduction in T cell reactivity to the Omicron spike. Evaluation of functional CD4

Abstract Clinically licensed COVID-19 vaccines ameliorate viral infection by inducing vaccinee production of neutralizing antibodies that bind to the SARS-CoV-2 Spike protein to inhibit viral cellular entry (Walsh et al., 2020; Baden et al., 2021), however the clinical effectiveness of these vaccines is transitory as viral variants arise that escape antibody neutralization (Tregoning et al., 2021; Willett et al., 2022). Vaccines that solely rely upon a T cell response to combat viral infection could be transformational because they can be based on highly conserved short peptide epitopes that hold the potential for pan-variant immunity, but a mRNA-LNP T cell vaccine has not been shown to be sufficient for effective antiviral prophylaxis. Here we show that a mRNA-LNP vaccine based on highly conserved short peptide epitopes activates a CD8 + and CD4 + T cell response that prevents mortality in HLA-A*02:01 transgenic mice infected with the SARS-CoV-2 Beta variant of concern (B.1.351). In mice vaccinated with the T cell vaccine, 24% of the nucleated cells in lung were CD8 + T cells on day 7 post infection. This was 5.5 times more CD8 + T cell infiltration of the lungs in response to infection compared to the Pfizer-BioNTech Comirnaty® vaccine. Between days 2 and 7 post infection, the number of CD8 + T cells in the lung increased in mice vaccinated with the T cell vaccine and decreased in mice vaccinated with Comirnaty®. The T cell vaccine did not produce neutralizing antibodies, and thus our results demonstrate that SARS-CoV-2 viral infection can be controlled by a T cell response alone. Our results suggest that further study is merited for pan-variant T cell vaccines, and that T cell vaccines may be relevant for individuals that cannot produce neutralizing antibodies or to help mitigate Long COVID.

Abstract New strains of SARS-CoV-2 have emerged, including B.1.351 and P.1, that demonstrate increased transmissibility and the potential of rendering current SARS-CoV-2 vaccines less effective. A concern is that existing SARS-CoV-2 spike subunit vaccines produce neutralizing antibodies to three dimensional spike epitopes that are subject to change during viral drift. Here we provide an initial report on the hypothesis that adaptive T cell based immunity may provide a path for a pan-COVID-19 vaccine that is resilient to viral drift. T cell based adaptive immunity can be based on short peptide sequences selected from the viral proteome that are less subject to drift, and can utilize multiple such epitopes to provide redundancy in the event of drift. We find that SARS-CoV-2 peptides contained in a mRNA-LNP T cell vaccine for SARS-CoV-2 are immunogenic in mice transgenic for the human HLA-A*02:01 gene. We plan to test the efficacy of this vaccine with SARS-CoV-2 B.1.351 challenge trials with HLA-A*02:01 mice.

Abstract During early HIV Infection, immunodominant T cell responses to highly variable epitopes lead to the selection and expansion of immune escape variants. As a potential therapeutic strategy, we assessed a specialized type 1-polarized monocyte-derived DC dendritic cell (MDC1)-based approach to selectively elicit functional CD8 + cytotoxic T lymphocyte (CTL) responses against highly conserved and topologically important HIV epitopes. Cells were obtained from 10 HIV-infected individuals in the Thailand RV254/SEARH010 cohort who initiated suppressive anti-retroviral therapy (ART) during Fiebig stages I to IV of early infection. Autologous MDC1 were generated for use as peptide antigen presenting cells to induce ex vivo CTL responses against HIV Gag, Pol, Env and Nef. Ultra-conserved (Epigraph) or topologically important (Network) antigens were respectively identified using the Epigraph tool and a structure-based network analysis approach, and each compared to overlapping peptides spanning the entire Gag proteome. MDC1 loaded with either overlapping Gag, Epigraph, or Network 14-21mer peptide pools were consistently capable of activating and expanding HIV-specific T cells to epitopes identified at the 9-13mer peptide level. Some CTL responses occurred outside of known or expected HLA associations, providing evidence of new HLA-associated CTL epitopes. Comparative analyses of peptide pools demonstrated more sequence conservation among the Epigraph antigens, but statistically higher magnitude of CTL responses to Network and Gag peptide groups. Importantly, when select Gag antigens used to initiate the cultures were part of the Network peptide pool, CTL responses directed against these topologically important epitopes were enhanced as compared to when they were included within the complete pool of overlapping Gag peptides. Our study supports that MDC1 can be used to effectively focus CTL responses toward potentially fitness-constrained regions of HIV as a therapeutic strategy to prevent HIV immune escape and control viral replication. Author summary A major hurdle in the development of a successful HIV immunotherapy is the capacity of the virus to evade the immune response by efficiently establishing epitope variants in response to selective pressure. While effective at suppressing viremia, current regimens of antiretroviral therapy (ART) are not curative. Therefore, achieving immune control of HIV upon cessation of ART as a functional cure, similar to that observed in ‘elite controllers’ (EC), has been a major therapeutic goal. Such immune control is realized through the actions of antigen-specific cytotoxic T cell lymphocytes (CTL) capable of specifically targeting sequence-conserved epitopes in HIV. In this study, a specialized, antigen presenting, dendritic cell (DC)-based vaccine strategy was used to elicit HIV specific CTL responses in vitro against carefully selected, ultra-conserved and topologically important epitopes. This DC-based approach yielded broad responses against peptide epitopes of both known and unknown HLA-associations, the latter of which implies the uncovering of potentially novel epitopes. Importantly, we demonstrate that CTL responses can be re-directed or focused toward potentially more fitness-constrained regions of the virus, thus highlighting the potential for DC-based therapies to induce immune responses that circumvent the issue of viral escape.

Understanding adaptive immunity against SARS-CoV-2 is a major requisite for the development of effective vaccines and treatments for COVID-19. CD4+ T cells play an integral role in this process primarily by generating antiviral cytokines and providing help to antibody-producing B cells. To empower detailed studies of SARS-CoV-2-specific CD4+ T cell responses in mouse models, we comprehensively mapped I-Ab restricted epitopes for the spike and nucleocapsid proteins of the BA.1 variant of concern via IFNγ ELISpot assay. This was followed by the generation of corresponding peptide:MHCII tetramer reagents to directly stain epitope-specific T cells. Using this rigorous validation strategy, we identified 6 reliably immunogenic epitopes in spike and 3 in nucleocapsid, all of which are conserved in the ancestral Wuhan strain. We also validated a previously identified epitope from Wuhan that is absent in BA.1. These epitopes and tetramers will be invaluable tools for SARS-CoV-2 antigen-specific CD4+ T cell studies in mice.

Abstract Advances in gene sequencing technologies have accelerated the identification of genetic variants, but better tools are needed to understand which are causal of disease. This would be particularly useful in fields where gene therapy is a potential therapeutic modality for a disease-causing variant such as inherited retinal disease (IRD). Here, we apply structure-based network analysis (SBNA), which has been successfully utilized to identify variant-constrained amino acid residues in viral proteins, to identify residues that may cause IRD if subject to missense mutation. SBNA is based entirely on structural first principles and is not fit to specific outcome data, which makes it distinct from other contemporary missense prediction tools. In 4 well-studied human disease-associated proteins (BRCA1, HRAS, PTEN, and ERK2) with high-quality structural data, we find that SBNA scores correlate strongly with deep mutagenesis data. When applied to 47 IRD genes with available high-quality crystal structure data, SBNA scores reliably identified disease-causing variants according to phenotype definitions from the ClinVar database. Finally, we applied this approach to 63 patients at Massachusetts Eye and Ear (MEE) with IRD but for whom no genetic cause had been identified. Untrained models built using SBNA scores and BLOSUM62 scores for IRD-associated genes successfully predicted the pathogenicity of novel variants (AUC = 0.851), allowing us to identify likely causative disease variants in 40 IRD patients. Model performance was further augmented by incorporating orthogonal data from EVE scores (AUC = 0.927), which are based on evolutionary multiple sequence alignments. In conclusion, SBNA can used to successfully identify variants as causal of disease in human proteins and may help predict variants causative of IRD in an unbiased fashion.