1. Ontogenic changes in hematopoietic hierarchy determine pediatric specificity and disease phenotype in fusion oncogene-driven myeloid leukemia
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Cécile K. Lopez, Marie Laure Arcangeli, Eric Delabesse, Sébastien Malinge, Alexandre Fagnan, Isabelle Godin, Franco Locatelli, Françoise Pflumio, Fabien Boudia, Cécile Thirant, Muriel Gaudry, Vaia Stavropoulou, Arnaud Petit, Claus Nerlov, Nathalie Droin, Riccardo Masetti, Paola Ballerini, Zakia Aid, Berthold Göttgens, Olivier Bernard, Sarah Kinston, Erika Brunet, Hélène Lapillonne, Loelia Babin, Juerg Schwaller, Antoine H.F.M. Peters, Elie Robert, Yann Lécluse, Bastien Job, Chrystele Bilhou-Nabera, Jean-Luc Villeval, Camille Lobry, William Vainchenker, Thomas Mercher, Esteve Noguera, M'Boyba Diop, Service d'hématologie-immunologie-oncologie pédiatrique [CHU Trousseau], Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Trousseau [APHP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Centre de Recherche Saint-Antoine (UMRS893), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), CHU Trousseau [APHP], Institut de psychiatrie et neurosciences (U894 / UMS 1266), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Stabilité génétique, Cellules Souches et Radiations (SCSR (U_967)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPC), Hématopoïèse normale et pathologique (U1170 Inserm), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Plateforme de Bioinformatique [Gustave Roussy], Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse (AMMICa), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bases fondamentales et stratégies nouvelles en cancérologie (BFSNC - IFR54), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Régulation et dynamique des génomes, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse (CRCT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Santa Lucia Foundation, IRCSS, Rome, University of Oxford [Oxford], Images et Modèles, Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Cambridge [UK] (CAM), Service Procédés et Innovations Industriels (SPII), eRcane, Institut Cochin (UMR_S567 / UMR 8104), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génétique des tumeurs (U985), Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherche et d'Etude en Droit et Science Politique (CREDESPO), Université de Bourgogne (UB), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Lopez C.K., Noguera E., Stavropoulou V., Robert E., Aid Z., Ballerini P., Bilhou-Nabera C., Lapillonne H., Boudia F., Thirant C., Fagnan A., Arcangeli M.-L., Kinston S.J., Diop M., Job B., Lecluse Y., Brunet E., Babin L., Villeval J.L., Delabesse E., Peters A.H.F.M., Vainchenker W., Gaudry M., Masetti R., Locatelli F., Malinge S., Nerlov C., Droin N., Lobry C., Godin I., Bernard O.A., Gottgens B., Petit A., Pflumio F., Schwaller J., Mercher T., Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-CHU Trousseau [APHP], Centre de Recherche Saint-Antoine (CR Saint-Antoine), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire d'Hématologie [AP-HP Hôpital Armand Trousseau], Cellules Souches et Radiations (SCSR (U967 / UMR-E_008)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Brunet, Erika [0000-0002-1726-4673], Malinge, Sébastien [0000-0002-9533-7778], Droin, Nathalie [0000-0002-6099-5324], Godin, Isabelle [0000-0001-8577-8388], Göttgens, Berthold [0000-0001-6302-5705], Schwaller, Juerg [0000-0001-8616-0096], Mercher, Thomas [0000-0003-1552-087X], Apollo - University of Cambridge Repository, Centre de Psychiatrie et Neurosciences (U894), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Oxford, Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0301 basic medicine ,Myeloid ,Oncogene Proteins, Fusion ,Oncogene Proteins ,Fusion gene ,Mice ,0302 clinical medicine ,AML ,CEBPA ,GENOMIC ALTERATIONS ,Tumor Cells, Cultured ,TRANSCRIPTION FACTOR ,RNA-SEQ ,Child ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,GENE-EXPRESSION ,Age Factors ,Myeloid leukemia ,GATA1 ,3. Good health ,Leukemia, Myeloid, Acute ,Leukemia ,Haematopoiesis ,medicine.anatomical_structure ,DIFFERENTIATION ,Oncology ,Settore MED/38 - PEDIATRIA GENERALE E SPECIALISTICA ,Child, Preschool ,030220 oncology & carcinogenesis ,Female ,Adolescent ,[SDV.CAN]Life Sciences [q-bio]/Cancer ,Biology ,03 medical and health sciences ,children ,ACUTE MEGAKARYOBLASTIC LEUKEMIA ,transcription factors ,medicine ,Animals ,Humans ,FETAL ,pediatric acute myeloid leukemia ,LINEAGE COMMITMENT ,Infant ,medicine.disease ,STEM-CELL ,SELF-RENEWAL ,030104 developmental biology ,Cancer research ,Neoplasm Transplantation - Abstract
Fusion oncogenes are prevalent in several pediatric cancers, yet little is known about the specific associations between age and phenotype. We observed that fusion oncogenes, such as ETO2–GLIS2, are associated with acute megakaryoblastic or other myeloid leukemia subtypes in an age-dependent manner. Analysis of a novel inducible transgenic mouse model showed that ETO2–GLIS2 expression in fetal hematopoietic stem cells induced rapid megakaryoblastic leukemia whereas expression in adult bone marrow hematopoietic stem cells resulted in a shift toward myeloid transformation with a strikingly delayed in vivo leukemogenic potential. Chromatin accessibility and single-cell transcriptome analyses indicate ontogeny-dependent intrinsic and ETO2–GLIS2-induced differences in the activities of key transcription factors, including ERG, SPI1, GATA1, and CEBPA. Importantly, switching off the fusion oncogene restored terminal differentiation of the leukemic blasts. Together, these data show that aggressiveness and phenotypes in pediatric acute myeloid leukemia result from an ontogeny-related differential susceptibility to transformation by fusion oncogenes. Significance: This work demonstrates that the clinical phenotype of pediatric acute myeloid leukemia is determined by ontogeny-dependent susceptibility for transformation by oncogenic fusion genes. The phenotype is maintained by potentially reversible alteration of key transcription factors, indicating that targeting of the fusions may overcome the differentiation blockage and revert the leukemic state. See related commentary by Cruz Hernandez and Vyas, p. 1653. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1631
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- 2019
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