2
|
Pan S, Chang KC, Fernández-Maestre I, Van Haver S, Wereski MG, Bowman RL, Levine RL, Abate AR. PURE-seq identifies Egr1 as a Potential Master Regulator in Murine Aging by Sequencing Long-Term Hematopoietic Stem Cells. RESEARCH SQUARE 2024:rs.3.rs-4863813. [PMID: 39184105 PMCID: PMC11343284 DOI: 10.21203/rs.3.rs-4863813/v1] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 08/27/2024]
Abstract
Single-cell transcriptomics is valuable for uncovering individual cell properties, particularly in highly heterogeneous systems. However, this technique often results in the analysis of many well-characterized cells, increasing costs and diluting rare cell populations. To address this, we developed PURE-seq (PIP-seq for Rare-cell Enrichment and Sequencing) for scalable sequencing of rare cells. PURE-seq allows direct cell loading from FACS into PIP-seq reactions, minimizing handling and reducing cell loss. PURE-seq reliably captures rare cells, with 60 minutes of sorting capturing tens of cells at a rarity of 1 in 1,000,000. Using PURE-seq, we investigated murine long-term hematopoietic stem cells and their transcriptomes in the context of hematopoietic aging, identifying Egr1 as a potential master regulator of hematopoiesis in the aging context. PURE-seq offers an accessible and reliable method for isolating and sequencing cells that are currently too rare to capture successfully with existing methods.
Collapse
Affiliation(s)
- Sixuan Pan
- Department of Bioengineering, University of California San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA
| | - Kai-Chun Chang
- Department of Bioengineering, University of California San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA
| | - Inés Fernández-Maestre
- Human Oncology and Pathogenesis Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
- Louis V. Gerstner Jr Graduate School of Biomedical Sciences, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
| | - Stéphane Van Haver
- Molecular Pharmacology Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
- Tow Center for Developmental Oncology, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
| | - Matthew G. Wereski
- Human Oncology and Pathogenesis Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
| | - Robert L. Bowman
- Department of Cancer Biology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA
| | - Ross L. Levine
- Human Oncology and Pathogenesis Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
- Department of Medicine, Weill Cornell Medical College, New York, NY, USA
- Center for Hematologic Malignancies, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA
| | - Adam R. Abate
- Department of Bioengineering, University of California San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA
| |
Collapse
|
4
|
Fregona V, Bayet M, Bouttier M, Largeaud L, Hamelle C, Jamrog LA, Prade N, Lagarde S, Hebrard S, Luquet I, Mansat-De Mas V, Nolla M, Pasquet M, Didier C, Khamlichi AA, Broccardo C, Delabesse É, Mancini SJ, Gerby B. Stem cell-like reprogramming is required for leukemia-initiating activity in B-ALL. J Exp Med 2024; 221:e20230279. [PMID: 37930337 PMCID: PMC10626194 DOI: 10.1084/jem.20230279] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/14/2023] [Revised: 08/31/2023] [Accepted: 10/03/2023] [Indexed: 11/07/2023] Open
Abstract
B cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) is a multistep disease characterized by the hierarchical acquisition of genetic alterations. However, the question of how a primary oncogene reprograms stem cell-like properties in committed B cells and leads to a preneoplastic population remains unclear. Here, we used the PAX5::ELN oncogenic model to demonstrate a causal link between the differentiation blockade, the self-renewal, and the emergence of preleukemic stem cells (pre-LSCs). We show that PAX5::ELN disrupts the differentiation of preleukemic cells by enforcing the IL7r/JAK-STAT pathway. This disruption is associated with the induction of rare and quiescent pre-LSCs that sustain the leukemia-initiating activity, as assessed using the H2B-GFP model. Integration of transcriptomic and chromatin accessibility data reveals that those quiescent pre-LSCs lose B cell identity and reactivate an immature molecular program, reminiscent of human B-ALL chemo-resistant cells. Finally, our transcriptional regulatory network reveals the transcription factor EGR1 as a strong candidate to control quiescence/resistance of PAX5::ELN pre-LSCs as well as of blasts from human B-ALL.
Collapse
Affiliation(s)
- Vincent Fregona
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Manon Bayet
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Mathieu Bouttier
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Laetitia Largeaud
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Camille Hamelle
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Laura A. Jamrog
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Naïs Prade
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Stéphanie Lagarde
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Sylvie Hebrard
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Isabelle Luquet
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Véronique Mansat-De Mas
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Marie Nolla
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Marlène Pasquet
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Christine Didier
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Ahmed Amine Khamlichi
- Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale, Université de Toulouse, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III—Paul Sabatier (UT3), Toulouse, France
| | - Cyril Broccardo
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| | - Éric Delabesse
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
- Institut Universitaire du Cancer de Toulouse-Oncopole, Toulouse, France
- Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Toulouse, France
| | - Stéphane J.C. Mancini
- Université de Rennes, Etablissement Français du Sang, Inserm, MOBIDIC—UMR_S 1236, Rennes, France
| | - Bastien Gerby
- Université de Toulouse, Inserm, Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Université Toulouse III-Paul Sabatier, Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse, Toulouse, France
- Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer 2023, Toulouse, France
- Équipe Labellisée Institut Carnot Opale, Toulouse, France
| |
Collapse
|