SARS-CoV-2-specific memory T cells will likely prove critical for long-term immune protection against COVID-19. Here, we systematically mapped the functional and phenotypic landscape of SARS-CoV-2-specific T cell responses in unexposed individuals, exposed family members, and individuals with acute or convalescent COVID-19. Acute-phase SARS-CoV-2-specific T cells displayed a highly activated cytotoxic phenotype that correlated with various clinical markers of disease severity, whereas convalescent-phase SARS-CoV-2-specific T cells were polyfunctional and displayed a stem-like memory phenotype. Importantly, SARS-CoV-2-specific T cells were detectable in antibody-seronegative exposed family members and convalescent individuals with a history of asymptomatic and mild COVID-19. Our collective dataset shows that SARS-CoV-2 elicits broadly directed and functionally replete memory T cell responses, suggesting that natural exposure or infection may prevent recurrent episodes of severe COVID-19.

Mucosal-associated invariant T (MAIT) cells are unconventional T cells that recognize microbial riboflavin pathway metabolites presented by evolutionarily conserved MR1 molecules. We explored the human MAIT cell compartment across organ donor–matched blood, barrier, and lymphoid tissues. MAIT cell population size was donor dependent with distinct tissue compartmentalization patterns and adaptations: Intestinal CD103 + resident MAIT cells presented an immunoregulatory CD39 high CD27 low profile, whereas MAIT cells expressing NCAM1/CD56 dominated in the liver and exhibited enhanced effector capacity with elevated response magnitude and polyfunctionality. Both intestinal CD39 high and hepatic CD56 + adaptations accumulated with donor age. CD56 + MAIT cells displayed limited T cell receptor–repertoire breadth, elevated MR1 binding, and a transcriptional profile skewed toward innate activation pathways. Furthermore, CD56 was dynamically up-regulated to a persistent steady-state equilibrium after exposure to antigen or IL-7. In summary, we demonstrate functional heterogeneity and tissue site adaptation in resident MAIT cells across human barrier tissues with distinct regulatory and effector signatures.

ABSTRACT SARS-CoV-2-specific memory T cells will likely prove critical for long-term immune protection against COVID-19. We systematically mapped the functional and phenotypic landscape of SARS-CoV-2-specific T cell responses in a large cohort of unexposed individuals as well as exposed family members and individuals with acute or convalescent COVID-19. Acute phase SARS-CoV-2-specific T cells displayed a highly activated cytotoxic phenotype that correlated with various clinical markers of disease severity, whereas convalescent phase SARS-CoV-2-specific T cells were polyfunctional and displayed a stem-like memory phenotype. Importantly, SARS-CoV-2-specific T cells were detectable in antibody-seronegative family members and individuals with a history of asymptomatic or mild COVID-19. Our collective dataset shows that SARS-CoV-2 elicits robust memory T cell responses akin to those observed in the context of successful vaccines, suggesting that natural exposure or infection may prevent recurrent episodes of severe COVID-19 also in seronegative individuals.