Gebruik van hematopoietische stamceltransplantatie te beoordelen van de oorsprong van myelodysplastisch syndroom
Summary
We beschrijven het gebruik van hematopoietische stamceltransplantatie (HSCT) te beoordelen van de kwaadaardige potentieel van genetisch gemanipuleerde hematopoietische cellen. HSCT is handig voor de evaluatie van verschillende kwaadaardige hematopoietische cellen in vivo , alsmede het genereren van een grote cohort van muizen met myelodysplastic syndromes (MDS) of leukemie ter evaluatie van nieuwe therapieën.
Abstract
Myelodysplastic syndromes (MDS) zijn een diverse groep van hematopoietische stamcellen aandoeningen die zijn gedefinieerd door ineffectieve Haematopoiese, perifeer bloed cytopenias dysplasie en een neiging voor transformatie naar acute leukemie. NUP98-HOXD13 (NHD13)-transgene muizen recapituleren menselijke MDS in termen van perifeer bloed cytopenias, dysplasie en transformatie naar acute leukemie. Wij zijn het er eerder blijk gegeven dat MDS kunnen worden overgebracht van een genetisch gemanipuleerde muis met MDS naar wild-type ontvangers door het transplanteren van MDS nucleated beenmergcellen (BMNC). Om meer duidelijk te begrijpen de MDS-cel van oorsprong, hebben we benaderingen transplantatie specifieke, immunophenotypically gedefinieerd hematopoietische deelverzamelingen. In dit artikel beschrijven we het proces van isoleren en verplanten specifieke populaties van hematopoietische stamcellen en voorlopercellen. Na transplantatie beschrijven we benaderingen om de efficiëntie van transplantatie en persistentie van de cellen van de MDS donor te beoordelen.
Introduction
Myelodysplastic syndromes (MDS) vertegenwoordigen een gevarieerde set van klonen bloed stoornissen, gekenmerkt door ineffectieve Haematopoiese, morfologische bewijs van dysplasie en een neiging voor transformatie naar acute myeloïde leukemie (AML)1,2 ,3,4. Ineffectieve Haematopoiese is erkend als een arrestatie van de rijping in het beenmerg en resultaten in perifeer bloed cytopenias ondanks een hypercellular beenmerg1,3. De incidentie van MDS meermalen heeft geraamd als 2-12 gevallen per 100.000 personen per jaar in de Verenigde Staten, en de incidentie van MDS toeneemt met de leeftijd, waardoor dit een belangrijke voorwaarde om te begrijpen gezien de veroudering van de Amerikaanse bevolking3, 5. Hoewel de meeste gevallen van MDS geen duidelijke etiologie hebben, worden sommige gevallen van MDS verondersteld te wijten aan de blootstelling aan bekende genotoxische agentia, met inbegrip van oplosmiddelen, zoals benzeen, en kanker chemotherapie6.
MDS-patiënten kunnen mutaties in de MDS cellen7meestal hebben verworven. Hoewel relatief zeldzaam, hebben een aantal MDS-patiënten verworven evenwichtige chromosomale translocaties waarbij genen zoals NUP98, EVI1, RUNX1 en MLL (http://cgap.nci.nih.gov/Chromosomes/Mitelman). Ons laboratorium heeft een jarenlange interesse in chromosoom translocaties, waarbij de NUP98 gen8. Transgene muizen dat uitdrukkelijk een transgenic NUP98-HOXD13 (NHD13) geregeld door de promotor van de Vav1 en enhancer elementen alle van de belangrijkste functies van MDS, met inbegrip van perifeer bloed cytopenias, morfologische bewijs van dysplasie en transformatie naar AML9 tonen .
Hoewel MDS voor meer dan 60 jaar10zijn bekroond, en worden beschouwd als een stoornis van de cel van de stam van de klonen, inspanningen om de engraft van menselijke MDS cel in immunodeficiëntie muizen geweest grotendeels mislukte, omdat de MDS cellen slecht11, engraft 12,13,14 en de muizen niet klinische ziekte ontwikkelen. In een poging om te identificeren welke hematopoietische cellen kunnen overbrengen MDS, we wendde zich tot het NHD13-model, en toonde dat we MDS als een ziekte-entiteit die alle kardinaal functies van menselijke MDS engraft konden toonde, met inbegrip van perifeer bloed cytopenias, heupdysplasie, en transformatie naar AML15. In dit rapport presenteren we de technische details van deze experimenten, alsmede risicobeheersingsmethoden naar verdere fractionate van hematopoietische stamcellen en voorlopercellen (HSPC), in een poging om de MDS-initiëren cellen opsporen.
Protocol
Representative Results
Discussion
MDS weliswaar een stoornis klonale hematopoietische stamcellen, de MDS “stammen” of initiatiefnemende cellen, hebben nog niet gekenmerkt. Wij eerder aangetoond dat MDS kunt transplanteerbaar aan WT muizen met behulp van het beenmerg van NHD13 muizen door HSCT, gekenmerkt door macrocytische anemie, leukopenie, neutropenie en morfologische bewijs van dysplasie15. Bovendien, concurrerende herbevolking tests geïdentificeerd een voordeel van de groei van cellen uit het beenmerg van NHD13 MDS. Deze bev…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de intramurale programma van het onderzoek van het National Cancer Institute, National Institutes of Health (verlenen nummers ZIA SC 010378 en BC 010983).
Materials
| 14 mL round bottom tube | Falcon | 352057 | |
| Hank's balanced salt solution | Lonza | 10-527F | |
| Anti-CD45.2 antibody | Southern Biotech | 1800-15 | LOT# A077-T044O |
| 3 mL Syringe | Monoject | 8881513934 | |
| 27-G needle | BD | 305109 | |
| 20-G needle | BD | 305176 | |
| Lineage Cocktail | Miltenyi | 130-090-858 | LOT# 5170418221 |
| Anti-Biotin antibodies | Miltenyi | 130-113-288 | LOT# 5171109046 |
| 1 mL Syringe | Excelint | 26027 | Insulin Syringe |
| Heating Lamp | Thermo Fisher Scientific | E70001901 | |
| FACS machine | Cytec | FACScan | 2 lasers, 5 color detectors |
| FACS sorting instrument | Beckman Coulter | MOFLO ASTRIOS | 5 lasers, 23 parameters, 6 population sorting simulteneously |
| Propidium Iodide | Thermo Fisher Scientific | P3566 | |
| Gamma Irradiator | Best Theratronics | Gammacell 40 | |
| Blood collection tube | RAM scientific | 76011 | |
| Recipient mice | Charles River | B6-LY5.1/Cr, CD45.1 | |
| NUP98-HOXD13 mice | n/a | C57Bl/6, CD45.2 | Colony maintained at NIH |
| 5 mL round bottom tube | Falcon | 352058 |
References
- Corey, S. J., et al. Myelodysplastic syndromes: the complexity of stem-cell diseases. Nature Reviews Cancer. 7 (2), 118-129 (2007).
- Garcia-Manero, G. Myelodysplastic syndromes: 2015 Update on diagnosis, risk-stratification and management. American Journal of Hematology. 90 (9), 831-841 (2015).
- Heaney, M. L., Golde, D. W. Myelodysplasia. The New England Journal of Medicine. 340 (21), 1649-1660 (1999).
- Nimer, S. D. Myelodysplastic syndromes. Blood. 111 (10), 4841-4851 (2008).
- Aul, C., Giagounidis, A., Germing, U. Epidemiological features of myelodysplastic syndromes: results from regional cancer surveys and hospital-based statistics. International Journal of Hematology. 73 (4), 405-410 (2001).
- Pedersen-Bjergaard, J., Christiansen, D. H., Desta, F., Andersen, M. K. Alternative genetic pathways and cooperating genetic abnormalities in the pathogenesis of therapy-related myelodysplasia and acute myeloid leukemia. Leukemia. 20 (11), 1943-1949 (2006).
- Uy, G. L., et al. Dynamic changes in the clonal structure of MDS and AML in response to epigenetic therapy. Leukemia. 31 (4), 872-881 (2017).
- Gough, S. M., Slape, C. I., Aplan, P. D. NUP98 gene fusions and hematopoietic malignancies: common themes and new biologic insights. Blood. 118 (24), 6247-6257 (2011).
- Lin, Y. W., Slape, C., Zhang, Z., Aplan, P. D. NUP98-HOXD13 transgenic mice develop a highly penetrant, severe myelodysplastic syndrome that progresses to acute leukemia. Blood. 106 (1), 287-295 (2005).
- Block, M., Jacobson, L. O., Bethard, W. F. Preleukemic acute human leukemia. Journal of the American Medical Association. 152 (11), 1018-1028 (1953).
- Thanopoulou, E., et al. Engraftment of NOD/SCID-beta2 microglobulin null mice with multilineage neoplastic cells from patients with myelodysplastic syndrome. Blood. 103 (11), 4285-4293 (2004).
- Kerbauy, D. M., Lesnikov, V., Torok-Storb, B., Bryant, E., Deeg, H. J. Engraftment of distinct clonal MDS-derived hematopoietic precursors in NOD/SCID-beta2-microglobulin-deficient mice after intramedullary transplantation of hematopoietic and stromal cells. Blood. 104 (7), 2202-2203 (2004).
- Benito, A. I., et al. NOD/SCID mice transplanted with marrow from patients with myelodysplastic syndrome (MDS) show long-term propagation of normal but not clonal human precursors. Leukemia Research. 27 (5), 425-436 (2003).
- Medyouf, H., et al. Myelodysplastic cells in patients reprogram mesenchymal stromal cells to establish a transplantable stem cell niche disease unit. Cell Stem Cell. 14 (6), 824-837 (2014).
- Chung, Y. J., Choi, C. W., Slape, C., Fry, T., Aplan, P. D. Transplantation of a myelodysplastic syndrome by a long-term repopulating hematopoietic cell. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (37), 14088-14093 (2008).
- Pietras, E. M., et al. Functionally Distinct Subsets of Lineage-Biased Multipotent Progenitors Control Blood Production in Normal and Regenerative Conditions. Cell Stem Cell. 17 (1), 35-46 (2015).
- Yardeni, T., Eckhaus, M., Morris, H. D., Huizing, M., Hoogstraten-Miller, S. Retro-orbital injections in mice. Lab Animal. 40 (5), 155-160 (2011).
- Chung, Y. J., Fry, T. J., Aplan, P. D. Myeloablative hematopoietic stem cell transplantation improves survival but is not curative in a pre-clinical model of myelodysplastic syndrome. PLoS One. 12 (9), e0185219 (2017).
