Frailty is an intermediate status of the human aging process, associated with decompensated homeostasis and death. The immune phenotype of frailty and its underlying cellular and molecular processes remain poorly understood. We profiled 114,467 immune cells from cord blood, young adults and healthy and frail old adults using single-cell RNA and TCR sequencing. Here we show an age-dependent accumulation of transcriptome heterogeneity and variability in immune cells. Characteristic transcription factors were identified in given cell types of specific age groups. Trajectory analysis revealed cells from non-frail and frail old adults often fall into distinct paths. Numerous TCR clonotypes were shared among T-cell subtypes in old adults, indicating differential pluripotency and resilience capabilities of aged T cells. A frailty-specific monocyte subset was identified with exclusively high expression of long noncoding RNAs NEAT1 and MALAT1. Our study discovers human frailty-specific immune cell characteristics based on the comprehensive dimensions in the immune landscape of aging and frailty.

SUMMARY The rapid spreading of the newly emerged SARS-CoV-2 variant, B.1.1.7, highlighted the requirements to better understand adaptive immune responses to this virus. Since CD8 + T cell responses play an important role in disease resolution and modulation in COVID-19 patients, it is essential to address whether these newly emerged mutations would result in altered immune responses. Here we evaluated the immune properties of the HLA-A2 restricted CD8 + T cell epitopes containing mutations from B.1.1.7, and furthermore performed a comprehensive analysis of the SARS-CoV-2 specific CD8 + T cell responses from COVID-19 convalescent patients and SARS-CoV-2 vaccinees recognizing the ancestral Wuhan strain compared to B.1.1.7. First, most of the predicted CD8 + T cell epitopes showed proper binding with HLA-A2, while epitopes from B.1.1.7 had lower binding capability than those from the ancestral strain. In addition, these peptides could effectively induced the activation and cytotoxicity of CD8 + T cells. Our results further showed that at least two site mutations in B.1.1.7 resulted in a decrease in CD8 + T cell activation and a possible immune evasion, namely A1708D mutation in ORF1ab 1707-1716 and I2230T mutation in ORF1ab 2230-2238 . Our current analysis provides information that contributes to the understanding of SARS-CoV-2-specific CD8 + T cell responses elicited by infection of mutated strains or vaccination. Graphical Abstract