Targeting the α4β7-MAdCAM-1 axis with vedolizumab (VDZ) is a front-line therapeutic paradigm in ulcerative colitis (UC). However, mechanism(s) of action (MOA) of VDZ remain relatively undefined. Here, we examined three distinct cohorts of patients with UC (n=83, n=60, and n=21), to determine the effect of VDZ on the mucosal and peripheral immune system. Transcriptomic studies with protein level validation were used to study drug MOA using conventional and transgenic murine models. We found a significant decrease in colonic and ileal naïve B and T cells and circulating gut-homing plasmablasts (β7 + ) in VDZ-treated patients, pointing to gut-associated lymphoid tissue (GALT) targeting by VDZ. Murine Peyer’s patches (PP) demonstrated a significant loss cellularity associated with reduction in follicular B cells, including a unique population of epithelium-associated B cells, following anti-α4β7 antibody (mAb) administration. Photoconvertible (KikGR) mice unequivocally demonstrated impaired cellular entry into PPs in anti-α4β7 mAb treated mice. In VDZ-treated, but not anti-tumor necrosis factor-treated UC patients, lymphoid aggregate size was significantly reduced in treatment responders compared to non-responders, with an independent validation cohort further confirming these data. GALT targeting represents a novel MOA of α4β7-targeted therapies, with major implications for this therapeutic paradigm in UC, and for the development of new therapeutic strategies.

ABSTRACT Monocyte–derived macrophages (mo-macs) drive immunosuppression in the tumor microenvironment (TME) and tumor-enhanced myelopoiesis in the bone marrow (BM) fuels these populations. Here, we performed paired transcriptome and chromatin analysis over the continuum of BM myeloid progenitors, circulating monocytes, and tumor-infiltrating mo-macs in mice and in patients with lung cancer to identify myeloid progenitor programs that fuel pro-tumorigenic mo-macs. Analyzing chromatin accessibility and histone mark changes, we show that lung tumors prime accessibility for Nfe2l2 (NRF2) in BM myeloid progenitors as a cytoprotective response to oxidative stress. NRF2 activity is sustained and increased during monocyte differentiation into mo-macs in the lung TME to regulate oxidative stress, in turn promoting metabolic adaptation, resistance to cell death, and contributing to immunosuppressive phenotype. NRF2 genetic deletion and pharmacological inhibition significantly reduced mo-macs’ survival and immunosuppression in the TME, enabling NK and T cell therapeutic antitumor immunity and synergizing with checkpoint blockade strategies. Altogether, our study identifies a targetable epigenetic node of myeloid progenitor dysregulation that sustains immunoregulatory mo-macs in the TME.