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ObjectivesThe objective of this prospective study was to investigate the role of adaptive immunity in response to SARS-CoV-2 vaccines.Design and methodsA cohort of 677 vaccinated individuals participated in a comprehensive survey of their vaccination status and associated side effects, and donated blood to evaluate their adaptive immune responses by neutralizing antibody (NAb) and T cell responses. The cohort then completed a follow-up survey to investigate the occurrence of breakthrough infections.ResultsNAb levels were the highest in participants vaccinated with Moderna, followed by Pfizer and Johnson & Johnson. NAb levels decreased with time after vaccination with Pfizer and Johnson & Johnson. T cell responses showed no significant difference among the different vaccines and remained stable up to 10 months after the study period for all vaccine types. In multivariate analyses, NAb responses (<95 U/mL) predicted breakthrough infection, whereas previous infection, the type of vaccine, and T cell responses did not. T cell responses to viral epitopes (<0.120 IU/mL) showed a significant association with the self-reported severity of COVID-19 disease.ConclusionThis study provides evidence that NAb responses to SARS-CoV-2 vaccination correlate with protection against infection, whereas the T cell memory responses may contribute to protection against severe disease but not against infection.

Cells use energy to maintain order, as living systems are inherently non-equilibrium. Or- der in the cytoplasm is achieved by compartmentalization. One type of compartment that gained interest in recent years is membraneless organelles (MLOs). Observations of the liquid-like properties of MLOs led to their interpretation in analogy to Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS). However, LLPS alone implies a passive closed system that tends towards equilibrium, which is incompatible with the physical nature of the cell. It is unclear then what non-equilibrium interactions give rise to the dynamics of MLOs in the cell. We sought to decipher the regulatory interactions that give rise to active condensation in the actomyosin cortex of C. elegans. The components of the actomyosin cortex, F- actin and its branching nucleation module Arp2/3 and N-WASP (WSP-1 in C. elegans) have been described as a phase separated system in previous reports. In vitro, phase separated N-WASP compartments do not have the non-equilibrium growth and disas- sembly dynamics observed in the multicomponent clusters in vivo. Therefore, our goal is to examine WSP-1, Arp2/3 and F-actin interactions in the endogenous context. We chose the stage in which the quiescent oocyte cortex becomes actively contractile. During the transition out of quiescence, we observed transient WSP-1 Arp2/3 F-actin puncta that assemble and disassemble. To capture growth dynamics for all puncta, we devel- oped a novel phase portrait analysis tool. The phase portrait allows us to simultaneously study puncta growth and disassembly rates as a function of internal composition. The growth rate dependence on internal composition reflects the non-trivial changes to nu- cleation profiles that accompany condensation in active, open, multi-component systems. We observed superlinear WSP-1 growth rates consistent with condensation. Further, we identified the in vivo equivalent of a nucleation barrier for WSP-1 condensation. The in vivo nuclea, Zellen verbrauchen Energie, um Ordnung aufrechtzuerhalten, da lebende Systeme von Natur aus ungleichgewichtig sind. Ordnung im Zytoplasma wird durch Kompartimen- tierung erreicht. Eine Art von Kompartiment, das in den letzten Jahren an Interesse gewonnen hat, sind membranlose Organellen (engl.: membraneless organelles, MLOs). Beobachtungen der flu ̈ssigkeits ̈ahnlichen Eigenschaften dieser MLOs fu ̈hrten zu ihrer In- terpretation in Analogie zur Flu ̈ssig-Flu ̈ssig-Phasentrennung (engl.: liquid-liquid phase separation, LLPS). Die LLPS allein impliziert jedoch ein passives geschlossenes System, das zum Gleichgewicht neigt und mit der physikalischen Natur der Zelle nicht kompatibel ist. Es war bisher nicht bekannt, welche Ungleichgewichtswechselwirkungen die Dynamik von MLOs in der Zelle hervorrufen. Wir wollten die regulatorischen Wechselwirkungen entschlu ̈sseln, die zu aktiver Konden- sation im Aktomyosin-Kortex von C. elegans fu ̈hren. Die Komponenten des Aktomyosin- Kortex, F-Aktin und seines verzweigten Nukleationsmoduls Arp2/3 und N-WASP (WSP- 1 in C. elegans) wurden in fru ̈heren Studien als phasengetrenntes System beschrieben. In vitro weisen phasengetrennte N-WASP-Kompartimente allerdings nicht dieselben un- gleichgewichtigen Wachstums- und Zerlegungsdynamiken auf, die in kultivierten Zellen beobachtet werden. Daher wollten wir die Wechselwirkungen zwischen WSP-1, Arp2/3 und F-Aktin im Kontext des Fadenwurms C. elegans untersuchen. Wir haben das C.elegans Lebenstadium gew ̈ahlt, in dem die ruhende Eizellenrinde aktiv kontraktil wird. Wa ̈hrend des U ̈bergangs aus der ruhigen in die aktive Periode konnten wir voru ̈bergehende WSP- 1 Arp2/3 F-Aktin-Puncta beobachten, die sich zusammensetzen und zerlegen. Um die Wachstumsdynamik fu ̈r alle Puncta zu erfassen, haben wir ein neuartiges Tool zur Anal- yse von Phasenportr ̈ats entwickelt. Das Phasenportr ̈at ermo ̈glicht es uns, gleichzeitig die Wachstums- und die Zerlegungsraten von Puncta in Abha ̈ngigkeit der in

Cells use energy to maintain order, as living systems are inherently non-equilibrium. Or- der in the cytoplasm is achieved by compartmentalization. One type of compartment that gained interest in recent years is membraneless organelles (MLOs). Observations of the liquid-like properties of MLOs led to their interpretation in analogy to Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS). However, LLPS alone implies a passive closed system that tends towards equilibrium, which is incompatible with the physical nature of the cell. It is unclear then what non-equilibrium interactions give rise to the dynamics of MLOs in the cell. We sought to decipher the regulatory interactions that give rise to active condensation in the actomyosin cortex of C. elegans. The components of the actomyosin cortex, F- actin and its branching nucleation module Arp2/3 and N-WASP (WSP-1 in C. elegans) have been described as a phase separated system in previous reports. In vitro, phase separated N-WASP compartments do not have the non-equilibrium growth and disas- sembly dynamics observed in the multicomponent clusters in vivo. Therefore, our goal is to examine WSP-1, Arp2/3 and F-actin interactions in the endogenous context. We chose the stage in which the quiescent oocyte cortex becomes actively contractile. During the transition out of quiescence, we observed transient WSP-1 Arp2/3 F-actin puncta that assemble and disassemble. To capture growth dynamics for all puncta, we devel- oped a novel phase portrait analysis tool. The phase portrait allows us to simultaneously study puncta growth and disassembly rates as a function of internal composition. The growth rate dependence on internal composition reflects the non-trivial changes to nu- cleation profiles that accompany condensation in active, open, multi-component systems. We observed superlinear WSP-1 growth rates consistent with condensation. Further, we identified the in vivo equivalent of a nucleation barrier for WSP-1 condensation. The in vivo nuclea, Zellen verbrauchen Energie, um Ordnung aufrechtzuerhalten, da lebende Systeme von Natur aus ungleichgewichtig sind. Ordnung im Zytoplasma wird durch Kompartimen- tierung erreicht. Eine Art von Kompartiment, das in den letzten Jahren an Interesse gewonnen hat, sind membranlose Organellen (engl.: membraneless organelles, MLOs). Beobachtungen der flu ̈ssigkeits ̈ahnlichen Eigenschaften dieser MLOs fu ̈hrten zu ihrer In- terpretation in Analogie zur Flu ̈ssig-Flu ̈ssig-Phasentrennung (engl.: liquid-liquid phase separation, LLPS). Die LLPS allein impliziert jedoch ein passives geschlossenes System, das zum Gleichgewicht neigt und mit der physikalischen Natur der Zelle nicht kompatibel ist. Es war bisher nicht bekannt, welche Ungleichgewichtswechselwirkungen die Dynamik von MLOs in der Zelle hervorrufen. Wir wollten die regulatorischen Wechselwirkungen entschlu ̈sseln, die zu aktiver Konden- sation im Aktomyosin-Kortex von C. elegans fu ̈hren. Die Komponenten des Aktomyosin- Kortex, F-Aktin und seines verzweigten Nukleationsmoduls Arp2/3 und N-WASP (WSP- 1 in C. elegans) wurden in fru ̈heren Studien als phasengetrenntes System beschrieben. In vitro weisen phasengetrennte N-WASP-Kompartimente allerdings nicht dieselben un- gleichgewichtigen Wachstums- und Zerlegungsdynamiken auf, die in kultivierten Zellen beobachtet werden. Daher wollten wir die Wechselwirkungen zwischen WSP-1, Arp2/3 und F-Aktin im Kontext des Fadenwurms C. elegans untersuchen. Wir haben das C.elegans Lebenstadium gew ̈ahlt, in dem die ruhende Eizellenrinde aktiv kontraktil wird. Wa ̈hrend des U ̈bergangs aus der ruhigen in die aktive Periode konnten wir voru ̈bergehende WSP- 1 Arp2/3 F-Aktin-Puncta beobachten, die sich zusammensetzen und zerlegen. Um die Wachstumsdynamik fu ̈r alle Puncta zu erfassen, haben wir ein neuartiges Tool zur Anal- yse von Phasenportr ̈ats entwickelt. Das Phasenportr ̈at ermo ̈glicht es uns, gleichzeitig die Wachstums- und die Zerlegungsraten von Puncta in Abha ̈ngigkeit der in

Cells use energy to maintain order, as living systems are inherently non-equilibrium. Or- der in the cytoplasm is achieved by compartmentalization. One type of compartment that gained interest in recent years is membraneless organelles (MLOs). Observations of the liquid-like properties of MLOs led to their interpretation in analogy to Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS). However, LLPS alone implies a passive closed system that tends towards equilibrium, which is incompatible with the physical nature of the cell. It is unclear then what non-equilibrium interactions give rise to the dynamics of MLOs in the cell. We sought to decipher the regulatory interactions that give rise to active condensation in the actomyosin cortex of C. elegans. The components of the actomyosin cortex, F- actin and its branching nucleation module Arp2/3 and N-WASP (WSP-1 in C. elegans) have been described as a phase separated system in previous reports. In vitro, phase separated N-WASP compartments do not have the non-equilibrium growth and disas- sembly dynamics observed in the multicomponent clusters in vivo. Therefore, our goal is to examine WSP-1, Arp2/3 and F-actin interactions in the endogenous context. We chose the stage in which the quiescent oocyte cortex becomes actively contractile. During the transition out of quiescence, we observed transient WSP-1 Arp2/3 F-actin puncta that assemble and disassemble. To capture growth dynamics for all puncta, we devel- oped a novel phase portrait analysis tool. The phase portrait allows us to simultaneously study puncta growth and disassembly rates as a function of internal composition. The growth rate dependence on internal composition reflects the non-trivial changes to nu- cleation profiles that accompany condensation in active, open, multi-component systems. We observed superlinear WSP-1 growth rates consistent with condensation. Further, we identified the in vivo equivalent of a nucleation barrier for WSP-1 condensation. The in vivo nuclea, Zellen verbrauchen Energie, um Ordnung aufrechtzuerhalten, da lebende Systeme von Natur aus ungleichgewichtig sind. Ordnung im Zytoplasma wird durch Kompartimen- tierung erreicht. Eine Art von Kompartiment, das in den letzten Jahren an Interesse gewonnen hat, sind membranlose Organellen (engl.: membraneless organelles, MLOs). Beobachtungen der flu ̈ssigkeits ̈ahnlichen Eigenschaften dieser MLOs fu ̈hrten zu ihrer In- terpretation in Analogie zur Flu ̈ssig-Flu ̈ssig-Phasentrennung (engl.: liquid-liquid phase separation, LLPS). Die LLPS allein impliziert jedoch ein passives geschlossenes System, das zum Gleichgewicht neigt und mit der physikalischen Natur der Zelle nicht kompatibel ist. Es war bisher nicht bekannt, welche Ungleichgewichtswechselwirkungen die Dynamik von MLOs in der Zelle hervorrufen. Wir wollten die regulatorischen Wechselwirkungen entschlu ̈sseln, die zu aktiver Konden- sation im Aktomyosin-Kortex von C. elegans fu ̈hren. Die Komponenten des Aktomyosin- Kortex, F-Aktin und seines verzweigten Nukleationsmoduls Arp2/3 und N-WASP (WSP- 1 in C. elegans) wurden in fru ̈heren Studien als phasengetrenntes System beschrieben. In vitro weisen phasengetrennte N-WASP-Kompartimente allerdings nicht dieselben un- gleichgewichtigen Wachstums- und Zerlegungsdynamiken auf, die in kultivierten Zellen beobachtet werden. Daher wollten wir die Wechselwirkungen zwischen WSP-1, Arp2/3 und F-Aktin im Kontext des Fadenwurms C. elegans untersuchen. Wir haben das C.elegans Lebenstadium gew ̈ahlt, in dem die ruhende Eizellenrinde aktiv kontraktil wird. Wa ̈hrend des U ̈bergangs aus der ruhigen in die aktive Periode konnten wir voru ̈bergehende WSP- 1 Arp2/3 F-Aktin-Puncta beobachten, die sich zusammensetzen und zerlegen. Um die Wachstumsdynamik fu ̈r alle Puncta zu erfassen, haben wir ein neuartiges Tool zur Anal- yse von Phasenportr ̈ats entwickelt. Das Phasenportr ̈at ermo ̈glicht es uns, gleichzeitig die Wachstums- und die Zerlegungsraten von Puncta in Abha ̈ngigkeit der in

Cells use energy to maintain order, as living systems are inherently non-equilibrium. Or- der in the cytoplasm is achieved by compartmentalization. One type of compartment that gained interest in recent years is membraneless organelles (MLOs). Observations of the liquid-like properties of MLOs led to their interpretation in analogy to Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS). However, LLPS alone implies a passive closed system that tends towards equilibrium, which is incompatible with the physical nature of the cell. It is unclear then what non-equilibrium interactions give rise to the dynamics of MLOs in the cell. We sought to decipher the regulatory interactions that give rise to active condensation in the actomyosin cortex of C. elegans. The components of the actomyosin cortex, F- actin and its branching nucleation module Arp2/3 and N-WASP (WSP-1 in C. elegans) have been described as a phase separated system in previous reports. In vitro, phase separated N-WASP compartments do not have the non-equilibrium growth and disas- sembly dynamics observed in the multicomponent clusters in vivo. Therefore, our goal is to examine WSP-1, Arp2/3 and F-actin interactions in the endogenous context. We chose the stage in which the quiescent oocyte cortex becomes actively contractile. During the transition out of quiescence, we observed transient WSP-1 Arp2/3 F-actin puncta that assemble and disassemble. To capture growth dynamics for all puncta, we devel- oped a novel phase portrait analysis tool. The phase portrait allows us to simultaneously study puncta growth and disassembly rates as a function of internal composition. The growth rate dependence on internal composition reflects the non-trivial changes to nu- cleation profiles that accompany condensation in active, open, multi-component systems. We observed superlinear WSP-1 growth rates consistent with condensation. Further, we identified the in vivo equivalent of a nucleation barrier for WSP-1 condensation. The in vivo nuclea, Zellen verbrauchen Energie, um Ordnung aufrechtzuerhalten, da lebende Systeme von Natur aus ungleichgewichtig sind. Ordnung im Zytoplasma wird durch Kompartimen- tierung erreicht. Eine Art von Kompartiment, das in den letzten Jahren an Interesse gewonnen hat, sind membranlose Organellen (engl.: membraneless organelles, MLOs). Beobachtungen der flu ̈ssigkeits ̈ahnlichen Eigenschaften dieser MLOs fu ̈hrten zu ihrer In- terpretation in Analogie zur Flu ̈ssig-Flu ̈ssig-Phasentrennung (engl.: liquid-liquid phase separation, LLPS). Die LLPS allein impliziert jedoch ein passives geschlossenes System, das zum Gleichgewicht neigt und mit der physikalischen Natur der Zelle nicht kompatibel ist. Es war bisher nicht bekannt, welche Ungleichgewichtswechselwirkungen die Dynamik von MLOs in der Zelle hervorrufen. Wir wollten die regulatorischen Wechselwirkungen entschlu ̈sseln, die zu aktiver Konden- sation im Aktomyosin-Kortex von C. elegans fu ̈hren. Die Komponenten des Aktomyosin- Kortex, F-Aktin und seines verzweigten Nukleationsmoduls Arp2/3 und N-WASP (WSP- 1 in C. elegans) wurden in fru ̈heren Studien als phasengetrenntes System beschrieben. In vitro weisen phasengetrennte N-WASP-Kompartimente allerdings nicht dieselben un- gleichgewichtigen Wachstums- und Zerlegungsdynamiken auf, die in kultivierten Zellen beobachtet werden. Daher wollten wir die Wechselwirkungen zwischen WSP-1, Arp2/3 und F-Aktin im Kontext des Fadenwurms C. elegans untersuchen. Wir haben das C.elegans Lebenstadium gew ̈ahlt, in dem die ruhende Eizellenrinde aktiv kontraktil wird. Wa ̈hrend des U ̈bergangs aus der ruhigen in die aktive Periode konnten wir voru ̈bergehende WSP- 1 Arp2/3 F-Aktin-Puncta beobachten, die sich zusammensetzen und zerlegen. Um die Wachstumsdynamik fu ̈r alle Puncta zu erfassen, haben wir ein neuartiges Tool zur Anal- yse von Phasenportr ̈ats entwickelt. Das Phasenportr ̈at ermo ̈glicht es uns, gleichzeitig die Wachstums- und die Zerlegungsraten von Puncta in Abha ̈ngigkeit der in