Les oncogènes NUP98-PHF23 et NUP98-HOXD13 confèrent un potentiel aberrant d’auto-renouvellement aux progéniteurs thymiques

L’initiation de la leucémogénèse dans la leucémie aigue lymphoblastique (LAL)-T résulte de l’activation aberrante de facteurs de transcription de la lignée lymphocytaire T. Nous démontrons que les gènes de fusion NUP98-PHF23 (NP23) et NUP98-HOXD13 (NHD13) reprogramment les thymocytes normaux en cellules souches pré-leucémiques (CS-préL) possédant un potentiel aberrant d’auto-renouvellement. Basé sur des essais de clonalité performés sur des thymocytes transplantés en série, nous avons découvert que cette population est hiérarchisée similairement aux cellules souches hématopoïétiques normales. Ces CS-préL dévoilent un enrichissement du compartiment de précurseurs thymiques immatures KIT+ où les deux oncogènes, NP23 et NHD13, activent des gènes impliqués dans l’autorenouvellement, incluant Hoxa9, Hoxa10, Lyl1 et Hhex. De plus, l’activité d’autorenouvellement est abrogée par les ARN interférents contre Lyl1 et Hhex, indiquant leur implication fonctionnelle en aval de NP23 et NHD13. Puisque ces gènes sont aussi activés en aval de trois autres oncogènes dans la LAL-T, SCL/TAL1, LMO1 et LMO2, nous concluons que les niveaux d’activation de Lyl1 et Hhex fixent le seuil de reprogrammation des thymocytes normaux en CS-préL. Malgré l'efficacité des traitements de chimiothérapie actuels à diminuer la masse tumorale, les CS-préL sont épargnées, pouvant mener à des rechutes. Nos résultats répondent à ce besoin et proposent de nouvelles avenues permettant de cibler les CS-préL du compartiment de thymocytes immatures dans la LAL-T.

Evolutionary conservation and murine embryonic expression of the gene encoding the SERTA domain-containing protein CDCA4 (HEPP)

Cdca4 (Hepp) was originally identified as a gene expressed specifically in hematopoietic progenitor cells as opposed to hematopoietic stem cells. More recently, it has been shown to stimulate p53 activity and also lead to p53-independent growth inhibition when overexpressed. We independently isolated the murine Cdca4 gene in a genomic expression-based screen for genes involved in mammalian craniofacial development, and show that Cdca4 is expressed in a spatio-temporally restricted pattern during mouse embryogenesis. In addition to expression in the facial primordia including the pharyngeal arches, Cdca4 is expressed in the developing limb buds, brain, spinal cord, dorsal root ganglia, teeth, eye and hair follicles. Along with a small number of proteins from a range of species, the predicted CDCA4 protein contains a novel SERTA motif in addition to cyclin A-binding and PHD bromodomain-binding regions of homology. While the function of the SERTA domain is unknown, proteins containing this domain have previously been linked to cell cycle progression and chromatin remodelling. Using in silico database mining we have extended the number of evolutionarily conserved orthologues of known SERTA domain proteins and identified an uncharacterised member of the SERTA domain family, SERTAD4, with orthologues to date in human, mouse, rat, dog, cow, Tetraodon and chicken. Immunolocalisation of transiently and stably transfected epitope-tagged CDCA4 protein in mammalian cells suggests that it resides predominantly in the nucleus throughout all stages of the cell cycle. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Cryptic splicing events in the iron transporter ABCB7 and other key target genes in SF3B1-mutant myelodysplastic syndromes

The splicing factor SF3B1 is the most frequently mutated gene in myelodysplastic syndromes (MDS), and is strongly associated with the presence of ring sideroblasts (RS). We have performed a systematic analysis of cryptic splicing abnormalities from RNA sequencing data on hematopoietic stem cells (HSCs) of SF3B1-mutant MDS cases with RS. Aberrant splicing events in many downstream target genes were identified and cryptic 3' splice site usage was a frequent event in SF3B1-mutant MDS. The iron transporter ABCB7 is a well-recognized candidate gene showing marked downregulation in MDS with RS. Our analysis unveiled aberrant ABCB7 splicing, due to usage of an alternative 3' splice site in MDS patient samples, giving rise to a premature termination codon in the ABCB7 mRNA. Treatment of cultured SF3B1-mutant MDS erythroblasts and a CRISPR/Cas9-generated SF3B1-mutant cell line with the nonsense-mediated decay (NMD) inhibitor cycloheximide showed that the aberrantly spliced ABCB7 transcript is targeted by NMD. We describe cryptic splicing events in the HSCs of SF3B1-mutant MDS, and our data support a model in which NMD-induced downregulation of the iron exporter ABCB7 mRNA transcript resulting from aberrant splicing caused by mutant SF3B1 underlies the increased mitochondrial iron accumulation found in MDS patients with RS.Leukemia advance online publication, 17 June 2016; doi:10.1038/leu.2016.149.

Découverte de nouveaux marqueurs pharmacogénomiques de la maladie du greffon contre l'hôte en transplantation de cellules souches hématopoïétiques

La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (CSH) constitue une avenue thérapeutique potentiellement curative pour plusieurs cancers hématologiques comme la leucémie. L’utilisation d’une thérapie immunosuppressive pour prévenir la maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est un déterminant majeur du succès de la greffe. Malgré tout, cette complication survient chez 25 à 50% des transplantés et est une cause majeure de mortalité. L’optimisation du régime d’immunosuppression est un facteur facilement modifiable qui pourrait améliorer le pronostic des patients. Particulièrement, les polymorphismes du génome du donneur ou du receveur dans les voies pharmacogénomiques des immunosuppresseurs pourraient influencer l’exposition et l’action de ces médicaments, de même que le pronostic du patient. Le profilage de 20 pharmacogènes prioritaires chez des paires de donneurs-receveurs en greffe de CSH a permis d’identifier des variations génétiques liées au risque de la GvHD aiguë. Principalement, le statut génétique du receveur pour les protéines ABCC1 et ABCC2, impliquées dans le transport du méthotrexate (MTX), ainsi que des cibles moléculaires de ce médicament (ATIC et MTHFR) ont été associées au risque de GvHD aiguë. Similairement, le NFATc1, codant pour une cible moléculaire de la cyclosporine, augmentait lui aussi le risque de la maladie. Les porteurs de deux génotypes à risque et plus étaient particulièrement prédisposés à développer cette complication. Par surcroît, le statut génétique du donneur influençait également le pronostic du receveur après la greffe. Entre autres, des allèles protecteurs ont été identifiés dans les voies liées au transport (SLC19A1) et à l’action du MTX (DHFR). Inversement, NFATc2 a été associé à une augmentation du risque de GvHD aiguë. Afin de mieux comprendre les associations observées entre ces marqueurs génétiques et le risque de GvHD aiguë, une étude prospective innovante est en cours chez des greffés de CSH. Cette étude permettra d’étudier comment la génétique du patient ou du donneur peut influencer la pharmacocinétique et la pharmacodynamie des immunosuppresseurs, de même que leurs liens avec la GvHD aiguë. Ces paramètres sont quantifiés grâce à des approches analytiques que nous avons mises au point afin de répondre aux besoins spécifiques et uniques de cette étude. Les approches proposées dans cette thèse sont complémentaires aux méthodes classiques de suivi des immunosuppresseurs et pourraient aider à optimiser la pharmacothérapie du patient. Une meilleure identification des patients à haut risque de GvHD aiguë avant la greffe, basée sur des marqueurs pharmacogénomiques identitaires, pourrait guider le choix de la prophylaxie immunosuppressive, et ainsi améliorer l’issue clinique de la greffe.

Proficiency and mechanisms of perturbation of mature T-cell homeostasis by the TCL1 family of oncogenes

In the first part of this thesis, the oncogenic potential of TCL1A family genes was comparatively evaluated by using gamma-retroviral vectors to introduce human TCL1A, MTCP1, and TML1 into hematopoietic stem cells/hematopoietic progenitor cells (HSC/HPC) of wild type mice that were transplanted into wild type recipients. TCL1A and MTCP1 recipient mice predominantly developed B-cell malignancies after a median survival of 388 days and 394 days, respectively. The presented data indicates that TCL1A and MTCP1 are oncogenes with comparable oncogenic potential and shows for the first time that MTCP1 is not only a T-cell oncogene, but is able to transform B cells as well. The third family member TML1 induced the development of immature T-cell malignancies in only a few mice. This study provides first evidence for its oncogenic function. Additionally, the transforming potential of compartment-targeted TCL1A variants was evaluated by retroviral expression of a membrane localizing myristoylated (myr-TCL1A) and a nuclear localizing (nls-TCL1A) variant. Recipients of HSC/HPC transduced with myr-TCL1A and nls-TCL1A predominantly developed B-cell malignancies after a median survival of 360 days and 349 days, respectively. There was a significantly shorter latency period for nls-TCL1A compared to the previously described generic TCL1A. Gene expression analysis revealed higher similarities between expression profiles of tumors induced by TCL1A and nls-TCL1A. Together these data implicate that TCL1A’s predominant oncogenic function might rely on its nuclear presence. The second part of this thesis aims to understand if and how TCR stimulation affects the transforming potential of TCL1A. Mature OT-1 T cells carrying monoclonal TCR’s that specifically recognize ovalbumin (OVA) were retrovirally transduced with TCL1A and repeatedly stimulated in vivo with OVA-peptides. TCR stimulated recipient mice of TCL1A transduced T cells showed a significantly accelerated leukemic outgrowth and a reduced median survival of 305 days, when compared to unstimulated recipients (417 days). These data strongly implicate a pro-leukemogenic cooperation of TCL1A and TCR signals that might be actionable in upcoming interventional designs.

TRIB2 in normal and malignant hematopoiesis - a transcription factor network

Hematopoiesis is the tightly controlled and complex process in which the entire blood system is formed and maintained by a rare pool of hematopoietic stem cells (HSCs), and its dysregulation results in the formation of leukaemia. TRIB2, a member of the Tribbles family of serine/threonine pseudokinases, has been implicated in a variety of cancers and is a potent murine oncogene that induces acute myeloid leukaemia (AML) in vivo via modulation of the essential myeloid transcription factor CCAAT-enhancer binding protein α (C/EBPα). C/EBPα, which is crucial for myeloid cell differentiation, is commonly dysregulated in a variety of cancers, including AML. Two isoforms of C/EBPα exist - the full-length p42 isoform, and the truncated oncogenic p30 isoform. TRIB2 has been shown to selectively degrade the p42 isoform of C/EBPα and induce p30 expression in AML. In this study, overexpression of the p30 isoform in a bone marrow transplant (BMT) leads to perturbation of myelopoiesis, and in the presence of physiological levels of p42, this oncogene exhibited weak transformative ability. It was also shown by BMT that despite their degradative relationship, expression of C/EBPα was essential for TRIB2 mediated leukaemia. A conditional mouse model was used to demonstrate that oncogenic p30 cooperates with TRIB2 to reduce disease latency, only in the presence of p42. At the molecular level, a ubiquitination assay was used to show that TRIB2 degrades p42 by K48-mediated proteasomal ubiquitination and was unable to ubiquitinate p30. Mutation of a critical lysine residue in the C-terminus of C/EBPα abrogated TRIB2 mediated C/EBPα ubiquitination suggesting that this site, which is frequently mutated in AML, is the site at which TRIB2 mediates its degradative effects. The TRIB2-C/EBPα axis was effectively targeted by proteasome inhibition. AML is a very difficult disease to target therapeutically due to the extensive array of chromosomal translocations and genetic aberrations that contribute to the disease. The cell from which a specific leukaemia arises, or leukaemia initiating cell (LIC), can affect the phenotype and chemotherapeutic response of the resultant disease. The LIC has been elucidated for some common oncogenes but it is unknown for TRIB2. The data presented in this thesis investigate the ability of the oncogene TRIB2 to transform hematopoietic stem and progenitor cells in vitro and in vivo. TRIB2 overexpression conferred in vitro serially replating ability to all stem and progenitor cells studied. Upon transplantation, only TRIB2 overexpressing HSCs and granulocyte/macrophage progenitors (GMPs) resulted in the generation of leukaemia in vivo. TRIB2 induced a mature myeloid leukaemia from the GMP, and a mixed lineage leukaemia from the HSC. As such the role of TRIB2 in steady state hematopoiesis was also explored using a Trib2-/- mouse and it was determined that loss of Trib2 had no effect on lineage distribution in the hematopoietic compartment under steady-state conditions. The process of hematopoiesis is controlled by a host of lineage restricted transcription factors. Recently members of the Nuclear Factor 1 family of transcription factors (NFIA, NFIB, NFIC and NFIX) have been implicated in hematopoiesis. Little is known about the role of NFIX in lineage determination. Here we describe a novel role for NFIX in lineage fate determination. In human and murine datasets the expression of Nfix was shown to decrease as cells differentiated along the lymphoid pathway. NFIX overexpression resulted in enhanced myelopoiesis in vivo and in vitro and a block in B cell development at the pre-pro-B cell stage. Loss of NFIX resulted in disruption of myeloid and lymphoid differentiation in vivo. These effects on stem and progenitor cell fate correlated with changes in the expression levels of key transcription factors involved in hematopoietic differentiation including a 15-fold increase in Cebpa expression in Nfix overexpressing cells. The data presented support a role for NFIX as an important transcription factor influencing hematopoietic lineage specification. The identification of NFIX as a novel transcription factor influencing lineage determination will lead to further study of its role in hematopoiesis, and contribute to a better understanding of the process of differentiation. Elucidating the relationship between TRIB2 and C/EBPα not only impacts on our understanding of the pathophysiology of AML but is also relevant in other cancer types including lung and liver cancer. Thus in summary, the data presented in this thesis provide important insights into key areas which will facilitate the development of future therapeutic approaches in cancer treatment.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Fast and Efficient Neural Conversion of Human Hematopoietic Cells

Neurons obtained directly from human somatic cells hold great promise for disease modeling and drug screening. Available protocols rely on overexpression of transcription factors using integrative vectors and are often slow, complex, and inefficient. We report a fast and efficient approach for generating induced neural cells (iNCs) directly from human hematopoietic cells using Sendai virus. Upon SOX2 and c-MYC expression, CD133-positive cord blood cells rapidly adopt a neuroepithelial morphology and exhibit high expansion capacity. Under defined neurogenic culture conditions, they express mature neuronal markers and fire spontaneous action potentials that can be modulated with neurotransmitters. SOX2 and c-MYC are also sufficient to convert peripheral blood mononuclear cells into iNCs. However, the conversion process is less efficient and resulting iNCs have limited expansion capacity and electrophysiological activity upon differentiation. Our study demonstrates rapid and efficient generation of iNCs from hematopoietic cells while underscoring the impact of target cells on conversion efficiency.

RE1 silencing transcription factor/neuron-restrictive silencing factor regulates expansion of adult mouse subventricular zone-derived neural stem/progenitor cells in vitro

Adult neural stem cell (aNSC) activity is tuned by external stimuli through the recruitment of transcription factors. This study examines the RE1 silencing transcription factor (REST) in neural stem/progenitor cells isolated from the subventricular zone of adult mouse brain and provides the first extensive characterization of REST-mediated control of the cellular and molecular properties. This study shows that REST knockdown affects the capacity of progenitor cells to generate neurospheres, reduces cell proliferation, and triggers cell differentiation despite the presence of growth factors. Genome- and transcriptome-wide analyses show that REST binding sites are significantly enriched in genes associated with synaptic transmission and nervous system development and function. Seeking candidate regulators of aNSC function, this study identifies a member of the bone morphogenetic protein (BMP) family, BMP6, the mRNA and protein of which increased after REST knockdown. The results of this study extend previous findings, demonstrating a reciprocal control of REST expression by BMPs. Administration of exogenous BMP6 inhibits aNSC proliferation and induces the expression of the astrocytic marker glial fibrillary acidic protein, highlighting its antimitogenic and prodifferentiative effects. This study suggests that BMP6 produced in a REST-regulated manner together with other signals can contribute to regulation of NSC maintenance and fate. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Gene scanning of VDJH-amplified segments is a clinically relevant technique to detect contaminating tumor cells in the apheresis products of multiple myeloma patients undergoing autologous peripheral blood stem cell transplantation.

Contaminating tumour cells in apheresis products have proved to influence the outcome of patients with multiple myeloma (MM) undergoing autologous stem cell transplantation (APBSCT). The gene scanning of clonally rearranged VDJ segments of the heavy chain immunoglobulin gene (VDJH) is a reproducible and easy to perform technique that can be optimised for clinical laboratories. We used it to analyse the aphereses of 27 MM patients undergoing APBSCT with clonally detectable VDJH segments, and 14 of them yielded monoclonal peaks in at least one apheresis product. The presence of positive results was not related to any pre-transplant characteristics, except the age at diagnosis (lower in patients with negative products, P = 0.04). Moreover, a better pre-transplant response trended to associate with a negative result (P = 0.069). Patients with clonally free products were more likely to obtain a better response to transplant (complete remission, 54% vs 28%; >90% reduction in the M-component, 93% vs 43% P = 0.028). In addition, patients transplanted with polyclonal products had longer progression-free survival, (39 vs 19 months, P = 0.037) and overall survival (81% vs 28% at 5 years, P = 0.045) than those transplanted with monoclonal apheresis. In summary, the gene scanning of apheresis products is a useful and clinically relevant technique in MM transplanted patients.

Isolation of mineralizing Nestin+ Nkx6.1+ vascular muscular cells from the adult human spinal cord

Background: The adult central nervous system (CNS) contains different populations of immature cells that could possibly be used to repair brain and spinal cord lesions. The diversity and the properties of these cells in the human adult CNS remain to be fully explored. We previously isolated Nestin(+) Sox2(+) neural multipotential cells from the adult human spinal cord using the neurosphere method (i.e. non adherent conditions and defined medium). -- Results: Here we report the isolation and long term propagation of another population of Nestin(+) cells from this tissue using adherent culture conditions and serum. QPCR and immunofluorescence indicated that these cells had mesenchymal features as evidenced by the expression of Snai2 and Twist1 and lack of expression of neural markers such as Sox2, Olig2 or GFAP. Indeed, these cells expressed markers typical of smooth muscle vascular cells such as Calponin, Caldesmone and Acta2 (Smooth muscle actin). These cells could not differentiate into chondrocytes, adipocytes, neuronal and glial cells, however they readily mineralized when placed in osteogenic conditions. Further characterization allowed us to identify the Nkx6.1 transcription factor as a marker for these cells. Nkx6.1 was expressed in vivo by CNS vascular muscular cells located in the parenchyma and the meninges. -- Conclusion: Smooth muscle cells expressing Nestin and Nkx6.1 is the main cell population derived from culturing human spinal cord cells in adherent conditions with serum. Mineralization of these cells in vitro could represent a valuable model for studying calcifications of CNS vessels which are observed in pathological situations or as part of the normal aging. In addition, long term propagation of these cells will allow the study of their interaction with other CNS cells and their implication in scar formation during spinal cord injury.

Calcium dependent CAMTA1 in adult stem cell commitment to a myocardial lineage.

The phenotype of somatic cells has recently been found to be reversible. Direct reprogramming of one cell type into another has been achieved with transduction and over expression of exogenous defined transcription factors emphasizing their role in specifying cell fate. To discover early and novel endogenous transcription factors that may have a role in adult-derived stem cell acquisition of a cardiomyocyte phenotype, mesenchymal stem cells from human and mouse bone marrow and rat liver were co-cultured with neonatal cardiomyocytes as an in vitro cardiogenic microenvironment. Cell-cell communications develop between the two cell types as early as 24 hrs in co-culture and are required for elaboration of a myocardial phenotype in the stem cells 8-16 days later. These intercellular communications are associated with novel Ca(2+) oscillations in the stem cells that are synchronous with the Ca(2+) transients in adjacent cardiomyocytes and are detected in the stem cells as early as 24-48 hrs in co-culture. Early and significant up-regulation of Ca(2+)-dependent effectors, CAMTA1 and RCAN1 ensues before a myocardial program is activated. CAMTA1 loss-of-function minimizes the activation of the cardiac gene program in the stem cells. While the expression of RCAN1 suggests involvement of the well-characterized calcineurin-NFAT pathway as a response to a Ca(2+) signal, the CAMTA1 up-regulated expression as a response to such a signal in the stem cells was unknown. Cell-cell communications between the stem cells and adjacent cardiomyocytes induce Ca(2+) signals that activate a myocardial gene program in the stem cells via a novel and early Ca(2+)-dependent intermediate, up-regulation of CAMTA1.

Multi-potent mesenchymal stromal cells in blood.

Peripheral blood-derived multi-potent mesenchymal stromal cells circulate in low number. They share, though not all, but most of the surface markers with bone marrow-derived multi-potent mesenchymal stromal cells, possess diverse and complicated gene expression characteristics, and are capable of differentiating along and even beyond mesenchymal lineages. Although their origin and physio-pathological function are still unclear, their presence in the adult peripheral blood might relate to some interesting but controversial subjects in the filed of adult stem cell biology, such as systemic migration of bone marrow-derived multi-potent mesenchymal stromal cells and the existence of common hematopoietic-mesenchymal precursors. In this review, current studies/knowledge about peripheral blood-derived multi-potent mesenchymal stromal cells is summarized and the above-mentioned topics are discussed.

Therapeutic revascularisation of ischaemic tissue. The opportunities and challenges for therapy using vascular stem/ progenitor cells

Ischaemia-related diseases such as peripheral artery disease and coronary heart disease constitute a major issue in medicine as they affect millions of individuals each year and represent a considerable economic burden to healthcare systems. If the underlying ischaemia is not sufficiently resolved it can lead to tissue damage, with subsequent cell death. Treating such diseases remains difficult and several strategies have been used to stimulate the growth of blood vessels and promote regeneration of ischaemic tissues, such as the use of recombinant proteins and gene therapy. Although these approaches remain promising, they have limitations and results from clinical trials using these methods have had limited success. Recently, there has been growing interest in the therapeutic potential of using a cell-based approach to treat vasodegenerative disorders. In vascular medicine, various stem cells and adult progenitors have been highlighted as having a vasoreparative role in ischaemic tissues. This review will examine the clinical potential of several stem and progenitor cells that may be utilised to regenerate defunct or damaged vasculature and restore blood flow to the ischaemic tissue. In particular, we focus on the therapeutic potential of endothelial progenitor cells as an exciting new option for the treatment of ischaemic diseases. © 2012 BioMed Central Ltd