text size

Pathophysiological development and differentiation of cells during hematopoiesis

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
Pathophysiological development and differentiation of cells during hematopoiesis
Title (in czech):
Patofyziologický vývoj a diferenciace buněk v krvetvorbě
Type:
Dissertation
Author:
Mgr. Alena Moudrá, Ph.D.
Supervisor:
Mgr. Ondřej Štěpánek, Ph.D.
Opponents:
doc. RNDr. Jan Černý, Ph.D.
doc. MUDr. Tomáš Kalina, Ph.D.
Consultant:
MUDr. Zdeněk Hodný, CSc.
Thesis Id:
145942
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Genetics and Microbiology (31-140)
Study programm:
Molecular and Cell Biology, Genetics and Virology (P1519)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
15/05/2019
Defence result:
Pass
Language:
English
Keywords (in czech):
odpověď na poškození DNA, buněčná senescence, cytokiny, akutní myeloidní leukémie
Keywords:
DNA damage response, cellular senescence, cytokines, acute myeloid leukemia
Abstract (in czech):
Abstract (Czech version) V posledních letech byla vynaložena velká snaha o lepší pochopení molekulárních změn v buňkách a v prostředí kostní dřeně, které přispívají k rozvoji a progresi myelodysplastického syndromu (MDS) do akutní myeloidní leukémie (AML). Aberantní hematopoetické kmenové buňky v MDS často vykazují nárůst dvojitých zlomů DNA, genomovou nestabilitu s běžnou ztrátou nebo přestavbou chromozomů a neúčinnou odpověď na poškození DNA. Navíc může být mikroprostředí kostní dřeně více prozánětlivé. Pokusili jsme se lépe porozumět příspěvku mikroprostředí kostní dřeně při progresi MDS. Analyzovali jsme expresní profily cytokinů v mikroprostředí kostní dřeně u všech stadií MDS/AML a našli jsme několik prozánětlivých cytokinů, jejichž hladiny se zvyšují s progresí onemocnění. Opakovaně jsme odebírali vzorky kostní dřeně od MDS pacientů v průběhu léčby 5-azacytidinem a podařilo se nám stanovit změny v cytokinovém prostředí v průběhu progrese onemocnění. Dále jsme se zaměřili na identifikaci kandidátních markerů pro zlepšení prognózy MDS. Zaměřili jsme se na přirozeně se vyskytující polymorfismus genu NAD (P) H dehydrogenázy (chinonu 1) (NQO1*2), který snižuje schopnost redukovat oxidační stres. Zjistili jsme, že pacienti s genotypem NQO1*2 se zhoršují rychleji a mají kratší celkovou dobu přežití, což bylo zvláště patrné u MDS pacientů s nízkým rizikem progrese do AML a normálním karyotypem. Navíc byl genotyp NQO1*2 spojený s vyšší citlivostí na zvýšené hladiny feritinu. Navrhujeme tedy použití polymorfismu v NQO1*2 jako prognostického markeru. Navíc jsme zjistili u skupiny MDS pacientů léčených lenalidomidem, že kombinace lenalidomidu a prednisonu a/nebo erytropoetinu má pozitivní dopad na relapsované a refrakterní pacienty s MDS del(5q). Dále jsme se zaměřili na charakterizaci virtuálních paměťových (VM) CD8+ T-buněk. Snížení této populace bylo nedávno zjištěno u chronické myeloidní leukémie. Je tedy možné, že VM T-buňky mohou hrát také roli v patologii MDS. Zjistili jsme, že vývoj VM T-buněk je determinován autoreaktivitou jejich T-buněčného receptoru. Porovnáním expresních profilů pravých paměťových T-buněk a VM T-buněk jsme zjistili, že VM T-buňky získávají částečný paměťový program. To však neznamená, že jsou účinnější při indukci autoimunity v porovnání s naivními buňkami se stejným T-buněčným receptorem. Předpokládáme tedy, že tvorba VM T-buněk z vysoce autoreaktivních T-buněk by mohla fungovat jako nový mechanismus autotolerance. Nakonec jsme porovnali poznatky o různých podskupinách paměťových T-buněk, které vznikly bez předchozího kontaktu s antigenem a dospěli jsme k závěru, že VM T-buňky a paměťové T-buňky vzniklé díky lymfopenii pravděpodobně představují jednu podskupinu antigen-nezkušených paměťových T-buněk. Navrhujeme pro ně souhrnný název "homeostatické paměťové T-buňky".
Abstract:
Abstract In recent years, a great effort has been deployed towards a better understanding of the molecular changes in cells and in the bone marrow (BM) environment that contribute to the development and progression of myelodysplastic syndrome (MDS) to acute myeloid leukemia (AML). Among others, the aberrant hematopoietic stem cells in MDS often display increase in DNA double strand breaks, genomic instability with common loss or rearrangement of chromosomes and an ineffective response to DNA damage, a phenomenon that has been linked to the onset of cellular senescence. Additionally, the BM microenvironment can become more pro-inflammatory. In our effort to better understand the contribution of the BM microenvironment on MDS progression, we analyzed the expression profiles of cytokines in the BM microenvironment in all stages of MDS/AML and found several proinflammatory cytokines that increase with disease progression. Also, by repeated sampling of patients over the course of 5-azacytidine therapy, we were able to assess the changes in the proinflammatory cytokine milieu with the progression of the disease. Additionally, we aimed to identify the candidate markers for the improvement of MDS prognosis. We focused on naturally occurring germline polymorphism of NAD(P)H dehydrogenase (quinone 1) gene (NQO1*2) that diminishes the ability to reduce oxidative stress. We uncovered that patients with NQO1*2 genotype progress faster and have a shorter overall expression, especially pronounced in low-risk MDS with normal karyotype. Moreover, the NQO1*2 genotype was associated with higher sensitivity to increased ferritin levels. We suggest that NQO1*2 polymorphism can be used as a prognostic marker. Further, in a subset of low-risk MDS patients treated with lenalidomide, we found that the combination of lenalidomide and prednisone and/or erythropoietin had a positive impact on relapsed and refractory patients with del(5q) MDS. Next, we focused on the characterization of virtual memory (VM) CD8+ T cells. The diminishment of this population was recently identified in chronic myeloid leukemia. Thus it is possible that VM T cells could play a role in MDS pathology as well. We discovered that VM T cell development is determined by their T cell receptor self-reactivity. Moreover, by analyzing the expression profiles of antigen- experienced memory T cells and VM T cells, we uncovered that VM T cells acquire a partial memory program. However, this does not make them more potent in inducing autoimmunity when compared to naïve cells with the same T cell receptor. Thus, we postulate that VM T cell formation from highly self-reactive T cell receptor clones could function as a novel self‐tolerance mechanism. Finally, we compared findings of the different subsets of antigen-inexperienced memory T cells and concluded that VM T cells and lymphopenia-induced memory T cells likely represent one subset of antigen-inexperienced memory T cells. We have proposed to call this subset “homeostatic memory T cells”.
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Mgr. Alena Moudrá, Ph.D. 1.49 MB
Download Attachment to the thesis Mgr. Alena Moudrá, Ph.D. 44.58 MB
Download Abstract in czech Mgr. Alena Moudrá, Ph.D. 269 kB
Download Abstract in english Mgr. Alena Moudrá, Ph.D. 341 kB
Download Autoreferat / doctoral thesis summary Mgr. Alena Moudrá, Ph.D. 432 kB
Download Opponent's review doc. RNDr. Jan Černý, Ph.D. 626 kB
Download Opponent's review doc. MUDr. Tomáš Kalina, Ph.D. 69 kB
Download Defence's report 155 kB