INTRODUÇÃO: A HPN é uma patologia na qual a atividade do sistema complemento, sem oposição, leva a complicações sistêmicas. Ela é caracterizada por anemia hemolítica adquirida com hemoglobinúria intermitente, falência medular e fenômenos tromboembólicos (TE). A trombose venosa é a sua principal causa de mortalidade, entretanto o seu mecanismo fisiopatológico é apenas parcialmente elucidado. O grande número de pacientes com trombocitopenia dificulta o manejo da profilaxia antitrombótica secundária e primária. Optou-se por evidenciar o desequilíbrio hemostático associado ao clone HPN através de um teste de avaliação global da coagulação. MÉTODOS: Para a detecção do potencial hemostático de cada indivíduo foi utilizado um ensaio fluorogênico de geração de trombina, em amostra de plasma pobre em plaquetas na presença e na ausência de trombomodulina (TM). A eficiência na redução do potencial de trombina endógeno (ETP) e da concentração máxima de trombina (pico) pela TM foi utilizada para a identificação do estado de hipercoagulabilidade. O tempo para o início da geração de trombina (tempo de latência) e para a concentração máxima de trombina foram utilizados para a detecção do fenótipo hemorrágico. Os indivíduos foram categorizados em três grupos: HPN, se clone HPN >= 10%; anemia aplástica idiopática adquirida ou associada a clone < 10%, e normais. Os pacientes e controles foram submetidos a avaliação laboratorial que incluiu pesquisa de trombofilia (TB) e do clone HPN, hemograma, testes habituais de avaliação da hemostasia, e no grupo de pacientes análise bioquímica. Os participantes foram avaliados para a identificação da presença de fatores de risco para TE através de questionário. A análise dos resultados foi realizada em duas fases: a primeira incluiu apenas indivíduos com pesquisa de TB negativa e sem fatores de risco para TE; a segunda, realizada apenas no grupo de pacientes, também incluiu indivíduos em uso de contraceptivo hormonal, diagnóstico de infecção assintomática, evento de TE associado a fator de risco temporário, em período superior a 1 ano da inclusão no estudo, e com pesquisa de TB positiva. Esta última fase da análise teve como objetivo incluir um maior número de pacientes com o diagnóstico destas patologias, de baixa prevalência populacional. RESULTADOS: A presença do clone >= 10% foi associada à ineficiência da ação da TM em reduzir o ETP e o pico. O primeiro, de maior relevância científica e clínica, apresentou correlação positiva e negativa, respectivamente, com a atividade do fator von Willebrand (FvW:RCo) e com níveis plasmáticos de proteína C (PC). O grupo HPN apresentou menor tempo para atingir o pico. Na segunda fase, o tempo de latência apresentou correlação negativa com o número de plaquetas no grupo HPN, e houve correlação positiva do clone com a ineficiência da ação da TM na redução do ETP. CONCLUSÕES: o teste de geração de trombina é eficaz na detecção do fenótipo protrombótico associado ao clone HPN. As correlações encontradas com o FvW:RCo e a PC sugerem que a ativação endotelial e o sistema da PC, respectivamente, podem estar comprometidos. A inflamação secundária à ativação do sistema complemento pode levar à redução de expressão endotelial da TM e do receptor da PC. Entretanto os nossos achados, associados à descrição recente da redução de expressão e de atividade da TM, secundária à depleção de óxido nítrico (em estudos com estatinas), podem justificar a característica agressiva da trombofilia na HPN, e o desenvolvimento de TE mesmo nos pacientes em anticoagulação oral. Os parâmetros que avaliam o \'tempo\' no trombograma (tempo de latência e tempo para o pico) podem auxiliar na identificação do risco hemorrágico eventualmente associado à HPN / INTRODUCTION: PNH is a pathology in which the uncontrolled activity of the complement system leads to systemic complications. The pathology is characterized by an acquired hemolytic anemia with intermittent hemoglobinuria, bone marrow failure and thromboembolic event (TE). Venous thrombosis is the main cause of death, however, its physiopathological mechanism is only partially understood. The large number of patients with thrombocytopenia affects the management of primary and secondary antithrombotic prophylaxis. We chose to demonstrate the hemostatic unbalance associated with PNH clone through a global evaluation of the coagulation test. METHODS: To detect the hemostatic potential, we used a fluorogenic thrombin-generation assay, in platelet-poor plasma, with and without throbomodulin (TM). Analysis of the efficiency of TM in reducing the endogenous thrombin potential (ETP) and of the upper limit of thrombin concentration (peak) was done to identify the hypercoagulable state. Times to initiate thrombin generation (latency time-LT) and for reaching the peak were used to identify hemorrhagic phenotypes. Subjects were divided in three groups: PNH patients (if PNH clone >= 10%), patients with acquired idiopathic aplastic anemia or clone-associated (clone < 10%), and controls. Patients and controls were investigated for thrombophilia (TB) and PNH clone, underwent blood test, and regular exams to evaluate hemostasis. Patients were evaluated for the presence of risk factors for TE through questionnaires. Results were analyzed in two steps: the first included only patients negative for TB and with no risk factors for TE; the second step, done only in patients, included individuals using hormonal contraceptive, diagnosis of any asymptomatic infection, TE associated to temporary risk factors, and which have occurred in a period longer than one year since inclusion in the study, and positive TB. The aim of the second step was to gather the largest possible number of patients in these low prevalence pathologies. RESULTS: The presence of the clone >= 10% was associated with TM inefficiency in reducing the ETP (ETP+TM) and peak. In the first analysis, which had greater clinical relevance, we observed a positive correlation between ETP+TM and the activity of the von Willebrand factor (FvW:RCo), whereas a negative correlation was observed with the levels of protein C (PC). The PNH group presented the shortest time to reach the peak. In the second step of the analysis, the LT showed negative correlation with platelet counts in the PNH group, whereas a positive correlation between the clone and ETP+TM was observed. CONCLUSION: The thrombin-generation assay effectively detects the prothrombotic phenotype associated to PNH. The correlation found with both FvW:RCo and PC suggests that endothelial activation, and the PC system as well, may be deficient in these patients. Secondary inflammation to activation of the complement system may lead to lower endothelial expression of TM and of the PC receptor. However, our findings, together with recent descriptions of a reduced expression of the TM activity secondary to nitric oxide depletion (observed in studies on statin) may explain the aggressive nature of thrombophilia in PNH and the development of TE in these patients, even in those taking oral anticoagulants. The parameters that measure the time of thrombin generation may help identify the hemorrhagic risk that might be associated with PNH

INTRODUÇÃO: A HPN é uma patologia na qual a atividade do sistema complemento, sem oposição, leva a complicações sistêmicas. Ela é caracterizada por anemia hemolítica adquirida com hemoglobinúria intermitente, falência medular e fenômenos tromboembólicos (TE). A trombose venosa é a sua principal causa de mortalidade, entretanto o seu mecanismo fisiopatológico é apenas parcialmente elucidado. O grande número de pacientes com trombocitopenia dificulta o manejo da profilaxia antitrombótica secundária e primária. Optou-se por evidenciar o desequilíbrio hemostático associado ao clone HPN através de um teste de avaliação global da coagulação. MÉTODOS: Para a detecção do potencial hemostático de cada indivíduo foi utilizado um ensaio fluorogênico de geração de trombina, em amostra de plasma pobre em plaquetas na presença e na ausência de trombomodulina (TM). A eficiência na redução do potencial de trombina endógeno (ETP) e da concentração máxima de trombina (pico) pela TM foi utilizada para a identificação do estado de hipercoagulabilidade. O tempo para o início da geração de trombina (tempo de latência) e para a concentração máxima de trombina foram utilizados para a detecção do fenótipo hemorrágico. Os indivíduos foram categorizados em três grupos: HPN, se clone HPN >= 10%; anemia aplástica idiopática adquirida ou associada a clone < 10%, e normais. Os pacientes e controles foram submetidos a avaliação laboratorial que incluiu pesquisa de trombofilia (TB) e do clone HPN, hemograma, testes habituais de avaliação da hemostasia, e no grupo de pacientes análise bioquímica. Os participantes foram avaliados para a identificação da presença de fatores de risco para TE através de questionário. A análise dos resultados foi realizada em duas fases: a primeira incluiu apenas indivíduos com pesquisa de TB negativa e sem fatores de risco para TE; a segunda, realizada apenas no grupo de pacientes, também incluiu indivíduos em uso de contraceptivo hormonal, diagnóstico de infecção assintomática, evento de TE associado a fator de risco temporário, em período superior a 1 ano da inclusão no estudo, e com pesquisa de TB positiva. Esta última fase da análise teve como objetivo incluir um maior número de pacientes com o diagnóstico destas patologias, de baixa prevalência populacional. RESULTADOS: A presença do clone >= 10% foi associada à ineficiência da ação da TM em reduzir o ETP e o pico. O primeiro, de maior relevância científica e clínica, apresentou correlação positiva e negativa, respectivamente, com a atividade do fator von Willebrand (FvW:RCo) e com níveis plasmáticos de proteína C (PC). O grupo HPN apresentou menor tempo para atingir o pico. Na segunda fase, o tempo de latência apresentou correlação negativa com o número de plaquetas no grupo HPN, e houve correlação positiva do clone com a ineficiência da ação da TM na redução do ETP. CONCLUSÕES: o teste de geração de trombina é eficaz na detecção do fenótipo protrombótico associado ao clone HPN. As correlações encontradas com o FvW:RCo e a PC sugerem que a ativação endotelial e o sistema da PC, respectivamente, podem estar comprometidos. A inflamação secundária à ativação do sistema complemento pode levar à redução de expressão endotelial da TM e do receptor da PC. Entretanto os nossos achados, associados à descrição recente da redução de expressão e de atividade da TM, secundária à depleção de óxido nítrico (em estudos com estatinas), podem justificar a característica agressiva da trombofilia na HPN, e o desenvolvimento de TE mesmo nos pacientes em anticoagulação oral. Os parâmetros que avaliam o \'tempo\' no trombograma (tempo de latência e tempo para o pico) podem auxiliar na identificação do risco hemorrágico eventualmente associado à HPN / INTRODUCTION: PNH is a pathology in which the uncontrolled activity of the complement system leads to systemic complications. The pathology is characterized by an acquired hemolytic anemia with intermittent hemoglobinuria, bone marrow failure and thromboembolic event (TE). Venous thrombosis is the main cause of death, however, its physiopathological mechanism is only partially understood. The large number of patients with thrombocytopenia affects the management of primary and secondary antithrombotic prophylaxis. We chose to demonstrate the hemostatic unbalance associated with PNH clone through a global evaluation of the coagulation test. METHODS: To detect the hemostatic potential, we used a fluorogenic thrombin-generation assay, in platelet-poor plasma, with and without throbomodulin (TM). Analysis of the efficiency of TM in reducing the endogenous thrombin potential (ETP) and of the upper limit of thrombin concentration (peak) was done to identify the hypercoagulable state. Times to initiate thrombin generation (latency time-LT) and for reaching the peak were used to identify hemorrhagic phenotypes. Subjects were divided in three groups: PNH patients (if PNH clone >= 10%), patients with acquired idiopathic aplastic anemia or clone-associated (clone < 10%), and controls. Patients and controls were investigated for thrombophilia (TB) and PNH clone, underwent blood test, and regular exams to evaluate hemostasis. Patients were evaluated for the presence of risk factors for TE through questionnaires. Results were analyzed in two steps: the first included only patients negative for TB and with no risk factors for TE; the second step, done only in patients, included individuals using hormonal contraceptive, diagnosis of any asymptomatic infection, TE associated to temporary risk factors, and which have occurred in a period longer than one year since inclusion in the study, and positive TB. The aim of the second step was to gather the largest possible number of patients in these low prevalence pathologies. RESULTS: The presence of the clone >= 10% was associated with TM inefficiency in reducing the ETP (ETP+TM) and peak. In the first analysis, which had greater clinical relevance, we observed a positive correlation between ETP+TM and the activity of the von Willebrand factor (FvW:RCo), whereas a negative correlation was observed with the levels of protein C (PC). The PNH group presented the shortest time to reach the peak. In the second step of the analysis, the LT showed negative correlation with platelet counts in the PNH group, whereas a positive correlation between the clone and ETP+TM was observed. CONCLUSION: The thrombin-generation assay effectively detects the prothrombotic phenotype associated to PNH. The correlation found with both FvW:RCo and PC suggests that endothelial activation, and the PC system as well, may be deficient in these patients. Secondary inflammation to activation of the complement system may lead to lower endothelial expression of TM and of the PC receptor. However, our findings, together with recent descriptions of a reduced expression of the TM activity secondary to nitric oxide depletion (observed in studies on statin) may explain the aggressive nature of thrombophilia in PNH and the development of TE in these patients, even in those taking oral anticoagulants. The parameters that measure the time of thrombin generation may help identify the hemorrhagic risk that might be associated with PNH

Hematopoietic stem cells (HSCs) are critical to the development of the hematopoietic system during ontogeny and maintaining hematopoiesis under steady-state. Several genes implicated in asymmetric cell division (ACD) have been found to influence HSC self-renewal in normal hematopoiesis and various leukemias. From a separate survey of genes associated with ACD, I now present the results from dedicated functional studies on two genes – Arhgef2 and Staufen1 – in HSCs and identify their potential contributions to benign hematopoietic disorders. Specifically, I present evidence that demonstrates a conserved role of Arhgef2 in orienting HSC division, the loss of which leads to HSC exhaustion that may underlie and contribute to the pathogenesis of Shwachman-Diamond syndrome. I also identify Staufen1 as a critical RNA-binding protein (RBP) in HSC function, downregulation of which elicits expression signatures consistent with clinical anemias reminiscent of aplastic anemia and/or paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. I end by reviewing how RBPs function in HSCs and discuss future research directions that could further elucidate how bone marrow failure syndromes arise at the stem cell level. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Introduktion: Paroxysmal nokturn hemoglobinuri (PNH) är en kronisk, förvärvad, mycket sällsynt sjukdom som kännetecknas av komplementmedierad intravaskulär hemolys och är potentiellt livshotande. Sjukdomen börjar med en störning hos en hematopoetisk stamcell vilket leder till att patienter med PNH får röda blodceller som är känsliga för aktiverat komplementsystem och membranattackkomplexet (MAC). PNH kan ge symtom som exempelvis anemi, trombos och trötthet. PNH kan behandlas med komplementhämmare som förhindrar komplementaktivering och därmed komplementmedierad intravaskulär hemolys. Den först utvecklade komplementhämmaren eculizumab är en C5-hämmare som kontrollerar intravaskulär hemolys. Många patienter visar dock tecken på extravaskulär hemolys under behandling med eculizumab. Därför utvecklades det en C3-hämmare pegcetacoplan som ska även blockera extravaskulär hemolys. Syfte: Syftet med detta arbete var att studera pegcetacoplans effektivitet i komplementhämmare-naiva patienter och effektivitet i jämförelse med eculizumab vid behandling av PNH. Syftet var även att analysera skillnader i effektivitet mellan pegcetacoplan och eculizumab vid behandling av PNH. Metod: Detta examensarbete var ett litteraturarbete där sex vetenskapliga artiklar inkluderades baserat på inklusions- och exklusionskriterier. Inklusionskriterier var klinisk studie som analyserade pegcetacoplans effektivitet hos patienter med PNH. Exklusionskriterier var bland annat post hoc-analyser och fallrapporter. Artikelsökning gjordes i databasen PubMed med sökorden ”paroxysmal nocturnal hemoglobinuria pegcetacoplan”. Resultat: Pegcetacoplan-behandling ledde till och/eller bibehöll förbättringar gällande bland annat hemoglobinnivåer och LDH-nivåer hos patienter med PNH i alla sex studier. I PHAROAH och PADDOCK/PALOMINO visades en ökning av klonal distribution av typ II och typ III röda blodceller och minskning av C3 på typ II och typ III celler, vilket tolkades som att pegcetacoplan skyddar dessa celler från extravaskulär hemolys. I PRINCE var pegcetacoplan överlägsen kontrollgruppen med stödjande behandling gällande flera utfallsvariabler. I PEGASUS visade både eculizumab och pegcetacoplan effektivitet gällande bland annat LDH-nivåer men pegcetacoplan visade bättre effektivitet än eculizumab gällande hemoglobinnivåer och retikulocytantal. I uppföljningsstudien till PEGASUS och i förlängningsstudien OLE upprätthöll pegcetacoplan de tidigare uppnådda förbättringarna. Diskussion och slutsatser: Resultatet från dessa studier tyder på att pegcetacoplan är ett effektivt läkemedel med ihållande effektivitet vid behandling av PNH gällande kontroll av både intravaskulär och extravaskulär hemolys oavsett tidigare behandling med komplement-hämmare eller inte. Blockering av extravaskulär hemolys var den viktigaste skillnaden i effektivitet mellan pegcetacoplan och eculizumab. Dock skulle trovärdigheten av dessa slutsatser kunna förstärkas om det gjordes fler studier utan påverkan av Apellis Pharmaceuticals. / Introduction: Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH) is a chronic, acquired, rare disease characterized by complement-mediated intravascular hemolysis and is potentially life-threatening. The disease begins with a disorder of a hematopoietic stem cell, which results in patients with PNH having red blood cells that are sensitive to complement activation and the membrane attack complex (MAC). PNH can cause symptoms such as anemia, thrombosis and fatigue. PNH can be treated with complement inhibitors that prevent complement activation and thereby complement-mediated intravascular hemolysis. The first complement inhibitor developed, eculizumab, is a C5 inhibitor that controls intravascular hemolysis. However, many patients show signs of extravascular hemolysis during treatment with eculizumab. Therefore, a C3 inhibitor pegcetacoplan was developed that should also block extravascular hemolysis. Aim: The aim of this study was to evaluate the efficacy of pegcetacoplan in complement inhibitor-naïve patients and efficacy in comparison with eculizumab in the treatment of PNH. The aim was also to analyze differences in effectiveness between pegcetacoplan and eculizumab in the treatment of PNH. Method: This thesis was a literature review in which six scientific articles were analyzed. Inclusion criteria were clinical trial analyzing the efficacy of pegcetacoplan in patients with PNH. Exclusion criteria included post hoc analyzes and case reports. An article search was made in the PubMed database with the keywords "paroxysmal nocturnal hemoglobinuria pegcetacoplan". Results: Pegcetacoplan treatment led to and/or maintained improvements in, among other things, hemoglobin levels and LDH levels in patients with PNH in all six studies. In the PHAROAH and PADDOCK/PALOMINO studies, an increase in the clonal distribution of type II and type III red blood cells and a decrease in C3 on type II and type III cells were shown, which was interpreted as pegcetacoplan protecting these cells from extravascular hemolysis. In PRINCE, pegcetacoplan was superior to the supportive care control group on several outcome variables. In PEGASUS, both eculizumab and pegcetacoplan showed efficacy regarding, among other things, LDH levels, but pegcetacoplan showed higher efficacy than eculizumab regarding hemoglobin levels and reticulocyte count. In the follow-up study to PEGASUS and in the extension study OLE, pegcetacoplan maintained the previously achieved improvements. Discussion and conclusions: The results from these studies suggest that pegcetacoplan is an effective drug with sustained efficacy in the treatment of PNH regarding the control of both intravascular and extravascular hemolysis regardless of previous treatment with complement inhibitors or not. Blockade of extravascular hemolysis was the main difference in efficacy between pegcetacoplan and eculizumab. However, the credibility of these conclusions could be strengthened if more studies were conducted without the influence of Apellis Pharmaceuticals.