2 Workshop Nazionale SIES Ematologia Traslazionale Verona, 21-22 Maggio 2009 Caratterizzazione Molecolare di Cellule Staminali di Leucemia Mieloide Acuta Simona Salati Universita di Modena and Reggio Emilia Dipartimento di Scienze Biomediche
Il Sistema Ematopoietico Lymphoid progenitor HSC Myeloid progenitor LTC-IC CFU Mature blood cells Self-Renewal Lifespan Differentiative Potential
Il Sistema Ematopoietico e la Leucemia HSC LTC-IC Lymphoid progenitor Myeloid progenitor BLOCCO differenziativo CFU Self-Renewal Lifespan Differentiative Potential
Ogni cellula tumorale e in grado di iniziare e sostenere il tumore? STOCHASTIC MODEL ogni cellula del tumore ha la stessa potenzialita di diventare Tumor-Initiating Cell (T-IC) La purificazione di T-IC e impossibile CANCER STEM CELL MODEL Il tumore e eterogeneo, ed e composto da T-IC e non- T-IC Gerarchia: T-IC danno origine a non-t-ic La purificazione di T-IC e possibile
Le Cellule Staminali Leucemiche (LSCs( LSCs) L esistenza delle LSCs e stata dimostrata nel contesto delle LMA dal gruppo di J. Dick nel 1997. Solo una piccola sottopopolazione di cellule leucemiche e in grado di iniziare il processo di leucemogenesi quando trapiantata in topi NOD/SCID, questa popolazione e tecnicamente definita come SL-IC (SCID Leukemia- Initiating Cells) e risulta altamente arricchita nella frazione CD34+CD38-. 350 Rad 6 wks No leukemia 350 Rad LSC LSC LSC CD34+CD38-6 wks Leukemia
HSCs vs LSCs Le LSCs condividono numerose proprieta con le HSCs, quali immunofenotipo, capacita di self-renewal, quiescenza, resistenza ai farmaci e all apoptosi. I trattamenti terapeutici convenzionali hanno come bersaglio la progenie non clonogenica altamente proliferativa delle LSCs: piu del 70% dei casi di LMA vanno incontro a recidiva della malattia, suggerendo che le attuali terapie non sono in grado di eliminare efficacemente le LSCs
HSCs vs LSCs Jordan CT. et al. Leukemia 2000: identificano l antigene CD123 come marker che permette l identificazione delle CD34+CD38- di LMA rispetto alla loro controparte normale van Rhenen A. Blood 2007: dimostrano che la lectina CLL-1 (C-type Lectin-like molecule-1) e altamente espressa nel comparto CD34+CD38- di LMA e che la sua espressione correla con una rapida recidiva della malattia. Inoltre CLL-1 risulta quasi completamente assente nella frazione CD34+CD38- normale Hosen N. et al. PNAS 2007: hanno identificato l antigene CD96 come un promettente marker specifico per le LSCs. Il CD96 e altamente espresso nelle CD34+CD38- di LMA, mentre le CD34+CD38- normali risultano negative. Inoltre la popolazione CD34+CD38-CD96+ e altamente arricchita in SL-ICs rispetto alla frazione CD96 negativa
Obiettivi del progetto 1. Purificazione e caratterizzazione in vivo di diverse frazioni di Cellule Staminali Leucemiche. 2. Identificazione del profilo molecolare di Cellule Staminali Leucemiche mediante la tecnologia dei DNA Microarrays Affymetrix. 3. Identificazione di geni coinvolti nel processo di leucemogenesi attraverso studi di overespressione e inibizione genica in HSCs dei geni deregolati nelle LSCs.
Disegno Sperimentale 10 4 70.6 2.02 CD38 PE 10 3 10 2 10 1 10 0 10 25.4 0 1.97 10 1 10 2 CD34 APC 10 3 10 4 CD34 CD123 CD96 CLL-1 LSCs Marker + LSCs Marker - Trapianti seriali Identificazione dei subsets di LSCs arricchiti in SL-ICs
Disegno Sperimentale Frazione di LSCs arricchita in SL-ICs Frazione di LSCs priva di SL-ICs Geni specificamente espressi nelle LSCs HG-U133 plus 2 HSCs di donatori normali
Identificazione dei geni coinvolti nel processo di leucemogenesi GENE X ΔNGFR Ciclo cellulare e apoptosi Assay clonogenico CD34+CB αδngfr ΔNGFR+ cells Coltura liquida In vivo assay
Identificazione dei geni coinvolti nel processo di leucemogenesi Ciclo cellulare e apoptosi Assay clonogenico LSCs EGFP+ cells Coltura liquida In vivo assay
Conclusioni Questo progetto permettera : L identificazione di geni che sono specificamente espressi nelle LSCs La caratterizzare il loro ruolo nel processo leucemico mediante esperimenti di overespressione e inibizione genica Lo studio delle caratteristiche molecolari e biologiche delle cellule responsabili dell inizio e del mantenimento della leucemia potra fornire nuove informazioni su pathways che sono alterate nelle LSCs e che posso rappresentare quindi nuovi potenziali targets terapeutici.
Grazie! Universita di Modena Dr. Roberta Zini Dr. Elisa Bianchi Prof. Rossella Manfredini Prof. Sergio Ferrari Istituto di Ematologia e Oncologia Medica L. & A. Seragnoli, Bologna Prof. Roberto Lemoli Dr. Valentina Salvestrini