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Projet

Reprogrammation métabolique et chromatinienne des cellules souches hématopoïétiques pendant les oscillations jour-nuit et le vieillissement

Brésil
Moyen-Orient
Numéro de projet
109153
Financement total
670,000.00 $ CA
État du projet
Terminé
Date de fin
Durée
36 mois

Programmes et partenariats

Organisation(s) principale(s)

Sommaire

Les humains ont d’énormes besoins en matière de production de sang. Les altérations du fonctionnement du système sanguin humain sont au cœur de nombreuses maladies, notamment le cancer, les infections et les troubles auto-immuns.En savoir plus

Les humains ont d’énormes besoins en matière de production de sang. Les altérations du fonctionnement du système sanguin humain sont au cœur de nombreuses maladies, notamment le cancer, les infections et les troubles auto-immuns. Avec l’âge, la production sanguine humaine change et la fonction immunitaire diminue. Il est nécessaire de mieux comprendre comment notre système sanguin se développe à partir des rares cellules souches hématopoïétiques (CSH) qui sont à l’origine de toutes les cellules sanguines, et comment le vieillissement perturbe ce processus. Cette information est essentielle pour développer de nouvelles thérapies contre de nombreuses maladies qui proviennent d’un fonctionnement anormal des cellules immunitaires et pour éventuellement atténuer et/ou inverser le déclin accéléré de la fonction des CSH.

Des études ont montré que la mélatonine est essentielle au schéma d’oscillation jour/nuit qui contrôle le passage des CSH entre la génération de cellules sanguines matures et leur réapprovisionnement. Elles montrent également que les sphingolipides régissent la fonction des CSH et la production de cellules sanguines matures. La mélatonine et les sphingolipides sont donc liés, et leurs niveaux changent avec l’âge. Ce projet utilisera des dosages de pointe pour étudier des cellules sanguines humaines normales ainsi que des souris génétiquement modifiées afin de déterminer si ces molécules sont à l’origine du déclin de la fonction de CSH lié à l’âge.

Ce projet a été retenu aux fins de financement au cours du cinquième concours de recherche du Programme conjoint canado-israélien de recherche en santé. Il s’agit d’un partenariat entre le CRDI, les Instituts de recherche en santé du Canada, l’Israel Science Foundation et l’Azrieli Foundation.

Résultats de recherche

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Article
Langue:

Anglais

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Acute myeloid leukemia (AML) is a caricature of normal hematopoiesis driven from leukemia stem cells (LSC) that share some hematopoietic stem cell (HSC) programs including responsiveness to inflammatory signaling. Although inflammation dysregulates mature myeloid cells and influences stemness programs and lineage determination in HSCs by activating stress myelopoiesis, such roles in LSCs are poorly understood. Here, we show that S1PR3, a receptor for the bioactive lipid sphingosine-1-phosphate, is a central regulator that drives myeloid differentiation and activates inflammatory programs in both HSCs and LSCs. S1PR3-mediated inflammatory signatures varied in a continuum from primitive to mature myeloid states across cohorts of patients with AML, each with distinct phenotypic and clinical properties. S1PR3 was high in LSCs and blasts of mature myeloid samples with linkages to chemosensitivity, whereas S1PR3 activation in primitive samples promoted LSC differentiation leading to eradication. Our studies open new avenues for therapeutic target identification specific for each AML subset.

Auteure(s) et auteur(s)
Xie, Stephanie Z.
Articles de revue
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It is critical to understand how human quiescent long-term hematopoietic stem cells (LT-HSCs) sense demand from daily and stress-mediated cues and then transition into bioenergetically active progeny to differentiate and meet these cellular needs. However, the demand-adapted regulatory circuits of these early steps of hematopoiesis are largely unknown. Here we show that lysosomes, sophisticated nutrient-sensing and signaling centers, are regulated dichotomously by transcription factor EB (TFEB) and MYC to balance catabolic and anabolic processes required for activating LT-HSCs and guiding their lineage fate. TFEB-mediated induction of the endolysosomal pathway causes membrane receptor degradation, limiting LT-HSC metabolic and mitogenic activation, promoting quiescence and self-renewal, and governing erythroid-myeloid commitment. In contrast, MYC engages biosynthetic processes while repressing lysosomal catabolism, driving LT-HSC activation. Our study identifies TFEB-mediated control of lysosomal activity as a central regulatory hub for proper and coordinated stem cell fate determination.

Auteure(s) et auteur(s)
Garcıa-Prat, Laura
Articles de revue
Sommaire

Lifelong blood production requires long-term hematopoietic stem cells (LT-HSCs), marked by stemness states involving quiescence and self-renewal, to transition into activated short-term HSCs (ST-HSCs) with reduced stemness. As few transcriptional changes underlie this transition, we used single-cell and bulk assay for transposase-accessible chromatin sequencing (ATAC-seq) on human HSCs and hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) subsets to uncover chromatin accessibility signatures, one including LT-HSCs (LT/HSPC signature) and another excluding LT-HSCs (activated HSPC [Act/HSPC] signature). These signatures inversely correlated during early hematopoietic commitment and differentiation. The Act/HSPC signature contains CCCTC-binding factor (CTCF) binding sites mediating 351 chromatin interactions engaged in ST-HSCs, but not LT-HSCs, enclosing multiple stemness pathway genes active in LT-HSCs and repressed in ST-HSCs. CTCF silencing derepressed stemness genes, restraining quiescent LT-HSCs from transitioning to activated ST-HSCs. Hence, 3D chromatin interactions centrally mediated by CTCF endow a gatekeeper function that governs the earliest fate transitions HSCs make by coordinating disparate stemness pathways linked to quiescence and self-renewal.

Auteure(s) et auteur(s)
Takayama, Naoya
Article
Langue:

Anglais

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Age-related clonal hematopoiesis is a major risk factor for myeloid malignancy and myeloid skewing is a hallmark of aging. However, while it is known that non-cell-autonomous components of the microenvironment can also influence this risk, there have been few studies of how the spatial architecture of human bone marrow (BM) changes with aging. Here, we show that BM adiposity increases with age, which correlates with increased density of maturing myeloid cells and CD34+ hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) and an increased proportion of HSPCs adjacent to adipocytes. However, NGFR+ bone marrow stromal cell (NGFR+ BMSC) density and distance to HSPCs and vessels remained stable. Interestingly, we found that, upon aging, maturing myeloid cell density increases in hematopoietic areas surrounding adipocytes. We propose that increased adjacency to adipocytes in the BM microenvironment may influence myeloid skewing of aging HSPCs, contributing to age-related risk of myeloid malignancies.

Auteure(s) et auteur(s)
Aguilar-Navarro, Alicia G.
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À propos du partenariat

Partenariats

Programme conjoint canado-israélien de recherche en santé

Le Centre de recherches pour le développement international (CRDI) du Canada, la Fondation Azrieli, les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC) et l’Israel Science Foundation (ISF) appuient la recherche en santé mondiale et biomédicale de pointe.

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