Abstract Severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) is characterized by systemic inflammation and can result in protracted symptoms. Robust systemic inflammation may trigger persistent changes in hematopoietic cells and innate immune memory through epigenetic mechanisms. We reveal that rare circulating hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC), enriched from human blood, match the diversity of HSPC in bone marrow, enabling investigation of hematopoiesis and HSPC epigenomics. Following COVID-19, HSPC retain epigenomic alterations that are conveyed, through differentiation, to progeny innate immune cells. Epigenomic changes vary with disease severity, persist for months to a year, and are associated with increased myeloid cell differentiation and inflammatory or antiviral programs. Epigenetic reprogramming of HSPC may underly altered immune function following infection and be broadly relevant, especially for millions of COVID-19 survivors. One Sentence Summary Transcriptomic and epigenomic analysis of blood reveal sustained changes in hematopoiesis and innate immunity after COVID-19. Graphical Abstract

Mycobacterium bovis BCG is the vaccine against tuberculosis and an immunotherapy for bladder cancer. When administered intravenously, BCG reprograms bone marrow hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs), leading to heterologous protection against infections. Whether HSPC-reprogramming contributes to the anti-tumor effects of BCG administered into the bladder is unknown. We demonstrate that BCG administered in the bladder in both mice and humans reprograms HSPCs to amplify myelopoiesis and functionally enhance myeloid cell antigen presentation pathways. Reconstitution of naive mice with HSPCs from bladder BCG-treated mice enhances anti-tumor immunity and tumor control, increases intratumor dendritic cell infiltration, reprograms pro-tumorigenic neutrophils, and synergizes with checkpoint blockade. We conclude that bladder BCG acts systemically, reprogramming HSPC-encoded innate immunity, highlighting the broad potential of modulating HSPC phenotypes to improve tumor immunity.

Abstract Trypanosoma brucei , the causative agent of Human and Animal African trypanosomiasis, cycles between a mammalian host and a tsetse fly vector. The parasite undergoes huge changes in morphology and metabolism as it adapts to each host environment. These changes are reflected in the differing transcriptomes of parasites living in each host. While changes in the transcriptome have been well catalogued for parasites differentiating from the mammalian bloodstream to the insect stage, it remains unclear whether chromatin interacting proteins mediate transcriptomic changes during life cycle adaptation. We and others have shown that chromatin interacting bromodomain proteins localize to transcription start sites in bloodstream parasites, but whether the localization of bromodomain proteins changes as parasites differentiate from bloodstream to insect stage parasites remains unknown. To address this question, we performed Cleavage Under Target and Release Using Nuclease (CUT&RUN) timecourse experiments using a tagged version of Bromodomain Protein 3 (Bdf3) in parasites differentiating from bloodstream to insect stage forms. We found that Bdf3 occupancy at most loci increased at 3 hours following onset of differentiation and decreased thereafter. A number of sites with increased bromodomain protein occupancy lie proximal to genes known to have altered transcript levels during differentiation, such as procyclins, procyclin associated genes, and invariant surface glycoproteins. While most Bdf3 occupied sites are observed throughout differentiation, a very small number appear de novo as differentiation progresses. Notably, one such site lies proximal to the procyclin gene locus, which contains genes essential for remodeling surface proteins following transition to the insect stage. Overall, these studies indicate that occupancy of chromatin interacting proteins is dynamic during life cycle stage transitions, and provides the groundwork for future studies aimed at uncovering whether changes in bromodomain protein occupancy affect transcript levels of neighboring genes. Additionally, the optimization of CUT&RUN for use in Trypanosoma brucei may prove helpful for other researchers as an alternative to Chromatin Immunoprecipitation (ChIP).