This study shows that induction of tumor-specific CD4+ T cells by vaccination with a specific viral T helper epitope, contained within a synthetic peptide, results in protective immunity against major histocompatibility complex (MHC) class II negative, virus-induced tumor cells. Protection was also induced against sarcoma induction by acutely transforming retrovirus. In contrast, no protective immunity was induced by vaccination with an unrelated T helper epitope. By cytokine pattern analysis, the induced CD4+ T cells were of the T helper cell 1 type. The peptide-specific CD4+ T cells did not directly recognize the tumor cells, indicating involvement of cross-priming by tumor-associated antigen-presenting cells. The main effector cells responsible for tumor eradication were identified as CD8+ cytotoxic T cells that were found to recognize a recently described immunodominant viral gag-encoded cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitope, which is unrelated to the viral env-encoded T helper peptide sequence. Simultaneous vaccination with the tumor-specific T helper and CTL epitopes resulted in strong synergistic protection. These results indicate the crucial role of T helper cells for optimal induction of protective immunity against MHC class II negative tumor cells. Protection is dependent on tumor-specific CTLs in this model system and requires cross-priming of tumor antigens by specialized antigen-presenting cells. Thus, tumor-specific T helper epitopes have to be included in the design of epitope-based vaccines.

PD-1/PD-L1 checkpoint therapy for cancer is commonly considered to act by reactivating T cells in the tumor microenvironment. Here, we present data from 2 mouse tumor models demonstrating an essential involvement of tumor-draining lymph nodes in PD-1 and PD-L1 therapeutic efficacy. Immune activation induced by checkpoint treatment was predominantly observed in the tumor-draining, but not nondraining, lymph nodes and was reflected in local accumulation of CD8+ T cells. Surgical resection of these lymph nodes, but not contralateral lymph nodes, abolished therapy-induced tumor regressions and was associated with decreased immune infiltrate in the tumor microenvironment. Moreover, inhibitor FTY720, which locks lymphocytes in lymph organs, also abrogated checkpoint therapy, suggesting that the tumor-draining lymph nodes function as sites of T cell invigoration required for checkpoint blockade therapy. Now that PD-1/PD-L1 checkpoint treatment is applied in earlier clinical stages of cancer, our preclinical data advocate for enrolling patients with their tumor-draining lymph nodes still in place, to optimally engage the antitumor immune response and thereby enhance clinical benefit.

Abstract Understanding the mechanisms and impact of booster vaccinations can facilitate decisions on vaccination programmes. This study shows that three doses of the same synthetic peptide vaccine eliciting an exclusive CD8 + T cell response against one SARS-CoV-2 Spike epitope protected all mice against lethal SARS-CoV-2 infection in the K18-hACE2 transgenic mouse model in the absence of neutralizing antibodies, while only a second vaccination with this T cell vaccine was insufficient to provide protection. The third vaccine dose of the single T cell epitope peptide resulted in superior generation of effector-memory T cells in the circulation and tissue-resident memory T (T RM ) cells, and these tertiary vaccine-specific CD8 + T cells were characterized by enhanced polyfunctional cytokine production. Moreover, fate mapping showed that a substantial fraction of the tertiary effector-memory CD8 + T cells developed from remigrated T RM cells. Thus, repeated booster vaccinations quantitatively and qualitatively improve the CD8 + T cell response leading to protection against otherwise lethal SARS-CoV-2 infection. Summary A third dose with a single T cell epitope-vaccine promotes a strong increase in tissue-resident memory CD8 + T cells and fully protects against SARS-CoV-2 infection, while single B cell epitope-eliciting vaccines are unable to provide protection.

Proteolysis is fundamental to many biological processes. In the immune system, it underpins the activation of the adaptive immune response: degradation of antigenic material into short peptides and presentation thereof on major histocompatibility complexes, leads to activation of T-cells. This initiates the adaptive immune response against many pathogens.