Acute myeloid leukemia (AML) is a genetically heterogeneous disease and represents about 20% of pediatric leukemias. Survival rates vary depending on subtypes but are particularly unfavorable for acute megakaryoblastic leukemia (AMKL), a rare subtype of AML that usually affects children under 3 years old (≤ 30% survival for certain subtypes of AMKL). In pediatrics, genetic rearrangement leading to the expression of a chimeric fusion gene are present in many cases and are considered initiator events in the development of leukemia. In AMKL cases, more than 70% of them exhibit such rearrangement. Several of these chimeric transcripts, such as NUP98::KDM5A and CBFA2T3::GLIS2, occur in a higher proportion of cases.
The analysis of the transcriptome from pediatric leukemic cases allowed us to identify new chimeric fusion transcripts in pediatric leukemias. Specifically, we discovered BPTF as a new fusion partner of NUP98 in the case of acute megakaryoblastic leukemia (AMKL), and the ACIN1::NUTM1 fusion in B-cell lymphoid leukemias. These studies have refined the molecular classification of these leukemias and provided tools for diagnosis and disease monitoring.
The hypothesis of my thesis is that the NUP98::KDM5A and CBFA2T3::GLIS2 fusions are oncogenic and their expression in normal human hematopoietic and progenitor cells leads to transformation into acute megakaryoblastic leukemia in immunodeficient recipient mice, allowing for the generation of renewable xenograft models.
My work has contributed to the generation of AMKL models with NUP98::KDM5A (N5A) and CBFA2T3::GLIS2 (CG2) fusions. To do this, we optimized a pipeline for transducing these chimeric genes in CD34+ cells isolated from cord blood, followed by transplantation into immunodeficient mice. These xenograft models phenocopy the leukemia of patients from a morphological, immunophenotypic, and transcriptomic standpoint. These synthetic AMKL models can be serially transplanted into mice and have a high frequency of leukemic stem cells. I also contributed to the development of a unique patient-derived xenograft (PDX) model derived from primary cells of a patient with an NUP98::BPTF genotype AMKL leukemia. These synthetic and PDX models then served as substrates for my experiments and those of several members of our laboratory.
My research has allowed us to identify and characterize new biomarkers specific to NUP98- rearranged and CBFA2T3::GLIS2 positive AMKL. Taking advantage of the biomass generated by these AMKL leukemia models, we conducted transcriptomic and proteomic studies of the membrane surface. These results were compared to normal cells isolated from cord blood to identify several surface proteins specific to each leukemia genotype and shed light on new potential biomarkers.
Furthermore, we confirmed the sensitivity of our AMKL models to JAK-STAT pathway inhibitors and performed synergy assays between JAK-STAT and the PI3K-AKT-mTOR pathway inhibitors. These experiments demonstrated the synergistic induction of apoptosis in our models upon the combine exposure to JAK-STAT and PI3K-AKT-mTOR pathway inhibitors. These works allowed us to identify potential therapeutic vulnerabilities of AMKL.
Finally, since research on AMKL is affected by the limited number of patient samples, the human models and molecular data presented in this thesis constitute an invaluable resource to accelerate translational research for these high-risk leukemias. / La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est une maladie hétérogène sur le plan génétique et représente environ 20% des leucémies pédiatriques. Les taux de survie varient selon les sous- types mais sont particulièrement défavorables pour les leucémies aiguës mégacaryoblastiques (AMKL), un sous-type rare de LMA touchant généralement les enfants de moins de 3 ans (≤ 30% de survie pour certains sous-types d’AMKL). En pédiatrie, les réarrangements génétiques entraînant l’expression d’un gène de fusion chimérique sont présentes dans un grand nombre de cas et sont considérées comme des événements initiateurs à l’origine de la leucémie. Chez les leucémies de type AMKL, c’est plus de 70% des cas qui présentent un tel réarrangement. Quelques-uns de ces transcrits chimériques, tels que NUP98::KDM5A et CBFA2T3::GLIS2, surviennent dans une plus grande proportion des cas.
Dans le cadre de mes recherches, l’analyse du transcriptome de leucémies pédiatriques nous ont permis de mettre en évidence de nouveaux transcrits chimériques. Notamment, nous avons découvert BPTF comme étant un nouveau partenaire de fusion de NUP98 dans le cas d’une AMKL, ainsi que la fusion ACIN1::NUTM1 chez des leucémies lymphoïdes à cellules B. Ces travaux ont permis de raffiner la classification moléculaire de ces leucémies et propose de nouvelles approches pour le diagnostic et le suivi de la maladie.
L’hypothèse de ma thèse est que les fusions NUP98::KDM5A et CBFA2T3::GLIS2 sont oncogéniques et leur expression chez des cellules souches hématopoïétiques et progénitrices humaines normales entraîne une transformation en leucémie aiguë mégacaryoblastique dans les souris receveuses immunodéficientes, permettant de générer des modèles de xénogreffe.
Mes travaux ont contribué à la génération de modèles d’AMKL arborant les fusions NUP98::KDM5A ainsi que CBFA2T3::GLIS2. Pour ce faire, nous avons optimisé un processus de transduction de ces gènes chimériques chez des cellules CD34+ isolées de sang de cordon, suivi de transplantation chez la souris immunodéficiente. Ces modèles de xénogreffe récapitulent la leucémie des patients aux points de vue morphologique, immunophenotypique et transcriptomique. Ces modèles synthétiques d’AMKL peuvent être transplantés de manière
sériée en souris et présentent une fréquence élevée de cellules souches leucémiques. De plus, nous avons aussi développé un modèle pdx unique (patient derived xenograft) dérivé des cellules primaires d’un patient atteint d’une leucémie AMKL présentant la fusions NUP98::BPTF. Ces modèles synthétiques et pdx ont ensuite servi de substrats à mes expériences ainsi que celles de plusieurs membres du laboratoire.
Mes recherches ont permis d’identifier et de caractériser de nouveaux biomarqueurs spécifiques aux AMKL présentant un transcrit de NUP98 réarrangé et CBFA2T3::GLIS2. Tirant avantage de la biomasse générée par ces modèles de leucémie AMKL, nous avons fait des études transcriptomiques et protéomiques de la surface membranaire de nos modèles. Ces résultats furent comparés aux cellules normales isolées de sang de cordon afin d’identifier plusieurs protéines de surface spécifiques aux leucémies initiées par NUP98 réarrangé et CBFA2T3::GLIS2 afin de mettre en lumière de nouveaux biomarqueurs potentiels.
De plus, nous avons aussi confirmé la sensibilité de nos modèles AMKL aux inhibiteurs de la voie JAK-STAT ainsi que démontré l’induction synergique de l’apoptose de nos modèles en présence des inhbitieurs combinés des voies JAK-STAT et PI3K-AKT-mTOR.
Finalement, puisque la recherche sur les AMKL est ralentie par la quantité limitante d’échantillons de patient, les modèles humains et les données moléculaires présentés dans cette thèse constituent une ressource inestimable afin d’accélérer la recherche translationnelle pour ces leucémies à haut risque.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32794 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Roussy, Mathieu |
| Contributors | Cellot, Sonia |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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