Kidney side population reveals multilineage potential and renal functional capacity but also cellular heterogeneity

Side population (SP) cells in the adult kidney are proposed to represent a progenitor population. However, the size, origin, phenotype, and potential of the kidney SP has been controversial. In this study, the SP fraction of embryonic and adult kidneys represented 0.1 to 0.2% of the total viable cell population. The immunophenotype and the expression profile of kidney SP cells was distinct from that of bone marrow SP cells, suggesting that they are a resident nonhematopoietic cell population. Affymetrix expression profiling implicated a role for Notch signaling in kidney SP cells and was used to identify markers of kidney SP. Localization by in situ hybridization confirmed a primarily proximal tubule location, supporting the existence of a tubular niche, but also revealed considerable heterogeneity, including the presence of renal macrophages. Adult kidney SP cells demonstrated multilineage differentiation in vitro, whereas microinjection into mouse metanephroi showed that SP cells had a 3.5- to 13-fold greater potential to contribute to developing kidney than non-SP main population cells. However, although reintroduction of SP cells into an Adriamycin-nephropathy model reduced albuminuria:creatinine ratios, this was without significant tubular integration, suggesting a humoral role for SP cells in renal repair. The heterogeneity of the renal SP highlights the need for further fractionation to distinguish the cellular subpopulations that are responsible for the observed multilineage capacity and transdifferentiative and humoral activities.

Concise review:bone marrow for the treatment of spinal cord injury: mechanisms and clinical applications

Transplantation of bone marrow stem cells into spinal cord lesions enhances axonal regeneration and promotes functional recovery in animal studies. There are two types of adult bone marrow stem cell; hematopoietic stem cells (HSCs), and mesenchymal stem cells (MSCs). The mechanisms by which HSCs and MSCs might promote spinal cord repair following transplantation have been extensively investigated. The objective of this review is to discuss these mechanisms; we briefly consider the controversial topic of HSC and MSC transdifferentiation into central nervous system cells but focus on the neurotrophic, tissue sparing, and reparative action of MSC grafts in the context of the spinal cord injury (SCI) milieu. We then discuss some of the specific issues related to the translation of HSC and MSC therapies for patients with SCI and present a comprehensive critique of the current bone marrow cell clinical trials for the treatment of SCI to date.

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.

Contribution of cytokines to the etiology and progression of Primary Myelofibrosis

Primary Myelofibrosis (PMF) is the end-stage of Philadelphia-negative myeloproliferative neoplasms (MPN) and is characterized by fibrosis and hematopoietic failure in bone marrow, with a consequential migration of the malignant hematopoietic stem cells (HSC) in the spleen where they induce ineffective haematopoiesis. To date, available therapies for PMF are still palliative and do not halt the progression of this neoplasm. During my PhD years, our laboratory investigated the factors promoting the onset and progression of PMF. In our PMF mice model, Gata1low mouse, we studied the role of the interaction of HSC niche with megakaryocytes and HSC localization in the bone marrow during their division and cycle. We observed the inflammation and the main protagonists (LNC-2, CXCL1, and TGF-β) of this process and how their level changes before and after the onset of the disease. We investigated the different megakaryocyte populations in the fibrotic environment in different organs (lung and bone marrow) to define the megakaryocytes implicated in this process. In human samples, we described different ultrastructural abnormalities of megakaryocytes from the bone marrow and the spleen, identifying a possible different metabolism in those two populations. In conclusion, we highlighted the intricated crosstalk between the megakaryocytes, the niche and HSC in PMF. We identified megakaryocytes-dependent cytokines altering the homeostasis of the niche and HSC. Those cytokines could be used as alternative therapeutic targets. Furthermore, we observed different megakaryocytic populations in different organs, providing new prospective on the role of megakaryocytes in different microenvironments.

Pharmacological targeting of P-selectin to halt the progression of myelofibrosis in the Gata1low mouse model

Primary myelofibrosis is a clonal hematopoietic disorder characterized by marked degrees of systemic inflammation. The release of pro-inflammatory factors by clonal hematopoietic cell populations cause the remodeling of a specialized microenvironment, defined niche, in which the hematopoietic stem cells reside. The main source of pro-inflammatory cytokines is represented by malignant megakaryocytes. The bone marrow and spleen from myelofibrosis patients, as well as those from the Gata1low mouse model of the disease, contain increased number of abnormal megakaryocytes. These cells express on their surface high levels of the adhesion receptor P-selectin that, by triggering a pathological megakaryocyte-neutrophil emperipolesis, lead to increased bioavailability of TGF-β1 in the microenvironment and disease progression. Gata1low mice develop with age a phenotype similar to that of patients with myelofibrosis. We previously demonstrated that deletion of the P-selectin gene in Gata1low mice prevented the development of the myelofibrotic phenotype in these mice. In the current study, we tested the hypothesis that pharmacological inhibition of P-selectin may rescue the fibrotic phenotype of Gata1low mice. To test this hypothesis, we have investigated the phenotype expressed by old Gata1low mice treated with the anti-mouse monoclonal antibody against P-selectin RB40.34, alone or in combination with the JAK2 inhibitor Ruxolitinib. The results showed that the combined therapy normalized the phenotype of Gata1low mice with limited toxicity by reducing fibrosis, TGF-β1 and CXCL1 content in the BM and spleen and by restoring hematopoiesis in the bone marrow and the normal architecture of the spleen. In conclusion, pharmacological inhibition of P-selectin was effective in targeting malignant megakaryocytes and the microenvironmental abnormalities that affect the hematopoietic stem cell compartment in this model. These results suggest that P-selectin and JAK1/2 inhibitors in combination may represent a valid therapeutic option for patients with myelofibrosis.

Expression of activated mutants of the human interleukin-3/interleukin-5 granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor common beta subunit in primary hematopoietic cells induces factor-independent proliferation and differentiation

To date, several activating mutations have been discovered in the common signal-transducing subunit (h beta c) of the receptors for human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, interleukin-3, and interleukin-5. Two of these, Fl Delta and 1374N, result in a 37 amino acid duplication and a single amino acid substitution in the extracellular domain of h beta c, respectively. A third, V449E, results in a single amino acid substitution in the transmembrane domain, Previous studies comparing the activity of these mutants in different hematopoietic cell lines imply that the transmembrane and extracellular mutations act by different mechanisms and suggest the requirement for cell type-specific molecules in signalling. To characterize the ability of these mutant hpc subunits to mediate growth and differentiation of primary cells and hence investigate their oncogenic potential, we have expressed all three mutants in primary murine hematopoietic cells using retroviral transduction. It is shown that, whereas expression of either extracellular hpc mutant confers factor-independent proliferation and differentiation on cells of the neutrophil and monocyte lineages only, expression of the transmembrane mutant does so on these lineages as well as the eosinophil, basophil, megakaryocyte, and erythroid lineages, Factor-independent myeloid precursors expressing the transmembrane mutant display extended proliferation in liquid culture and in some cases yielded immortalized cell lines. (C) 1997 by The American Society of Hematology.

Multicellular spheroids of bone marrow stromal cells: a three-dimensional in vitro culture system for the study of hematopoietic cell migration

Cell fate decisions are governed by a complex interplay between cell-autonomous signals and stimuli from the surrounding tissue. In vivo cells are connected to their neighbors and to the extracellular matrix forming a complex three-dimensional (3-D) microenvironment that is not reproduced in conventional in vitro systems. A large body of evidence indicates that mechanical tension applied to the cytoskeleton controls cell proliferation, differentiation and migration, suggesting that 3-D in vitro culture systems that mimic the in vivo situation would reveal biological subtleties. In hematopoietic tissues, the microenvironment plays a crucial role in stem and progenitor cell survival, differentiation, proliferation, and migration. In adults, hematopoiesis takes place inside the bone marrow cavity where hematopoietic cells are intimately associated with a specialized three 3-D scaffold of stromal cell surfaces and extracellular matrix that comprise specific niches. The relationship between hematopoietic cells and their niches is highly dynamic. Under steady-state conditions, hematopoietic cells migrate within the marrow cavity and circulate in the bloodstream. The mechanisms underlying hematopoietic stem/progenitor cell homing and mobilization have been studied in animal models, since conventional two-dimensional (2-D) bone marrow cell cultures do not reproduce the complex 3-D environment. In this review, we will highlight some of the mechanisms controlling hematopoietic cell migration and 3-D culture systems.

Establishing a Robust In Vitro Embryonic Stem Cell Differentiation Assay to Monitor the Hematopoietic Potential of DELES Clones

Afin d’effectuer des études fonctionnelles sur le génome de la souris, notre laboratoire a généré une bibliothèque de clones de cellules souches embryonnaires (ESC) présentant des suppressions chromosomiques chevauchantes aléatoires – la bibliothèque DELES. Cette bibliothèque contient des délétions couvrant environ 25% du génome murin. Dans le laboratoire, nous comptons identifier de nouveaux déterminants du destin des cellules hématopoïétiques en utilisant cet outil. Un crible primaire utilisant la benzidine pour démontrer la présence d'hémoglobine dans des corps embryoïdes (EBS) a permis d’identifier plusieurs clones délétés présentant un phénotype hématopoïétique anormal. Comme cet essai ne vérifie que la présence d'hémoglobine, le but de mon projet est d'établir un essai in vitro de différenciation des ESC permettant de mesurer le potentiel hématopoïétique de clones DELES. Mon hypothèse est que l’essai de différenciation hématopoïétique publié par le Dr Keller peut être importé dans notre laboratoire et utilisé pour étudier l'engagement hématopoïétique des clones DELES. À l’aide d’essais de RT-QPCR et de FACS, j’ai pu contrôler la cinétique de différenciation hématopoïétique en suivant l’expression des gènes hématopoïétiques et des marqueurs de surface comme CD41, c-kit, RUNX1, GATA2, CD45, β-globine 1 et TER-119. Cet essai sera utilisé pour valider le potentiel hématopoïétique des clones DELES candidats identifiés dans le crible principal. Mon projet secondaire vise à utiliser la même stratégie rétro-virale a base de Cre-loxP utilisée pour générer la bibliothèque DELES pour générer une bibliothèque de cellules KBM-7 contenant des suppressions chromosomiques chevauchantes. Mon but ici est de tester si la lignée cellulaire leuémique humaine presque haploïde KBM-7 peut être exploitée en utilisant l'approche DELES pour créer cette bibliothèque. La bibliothèque de clones KBM-7 servira à définir les activités moléculaires de drogues anti-leucémiques potentielless que nous avons identifiées dans le laboratoire parce qu’elles inhibent la croissance cellulaire dans plusieurs échantillons de leucémie myéloïde aiguë dérivés de patients. Elle me permettra également d'identifier les voies de signalisation moléculaires qui, lorsque génétiquement perturbées, peuvent conférer une résistance à ces drogues.

Growth and differentiation of bone marrow hematopoietic cells in mice bearing Ehrlich ascite tumor and treated with Dicyclopentadienildichiorotitanium (IV)

In this work we have:investigated the growth and differentiation of bone marrow stem cells in mice bearing Ehrlich ascites tumor-and treated with three dose-regimens of Dicyclopentadienyldichlorotitanium (IV) (DDCT). We also: studied the presence of colony stimulating factors In the serum of PDCT-treated animals as well-as the effects-of the drug on the survival of the tumor-bearing mice. The-results demonstrated that the myelosuppression developed in the tumor-bearing animals is prevented by the administration:of 1, 2 or 3 doses of 15 mg/kg DDCT. In the treatment with three doses, however, 23 % of the animals died. Moreover, DDCT treatment in normal animals resulted in increased numbers of CFU-GM. We observed the presence of stimulating factors in the serum of drug-treated animals which induced the growth and differentiation of bone marrow progenitor cells from normal animals in vitro. on the other hand, in vitro addition of the drug to these cultures had no effect. Thus, we conclude that the drug protects against the myelosuppression induced by the tumor and that this protection may be related to an indirect action of the drug. (C) 1998 International Society for Immunopharmacology. Published by Elsevier B.V. Ltd.