Published March 4, 2021 | Version v1
Publication Open

Distinct effects of V617F and exon12-mutated JAK2 expressions on erythropoiesis in a human induced pluripotent stem cell (iPSC)-based model

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. Rangsit University
  • 3. King Chulalongkorn Memorial Hospital

Description

Activating mutations affecting the JAK-STAT signal transduction is the genetic driver of myeloproliferative neoplasms (MPNs) which comprise polycythemia vera (PV), essential thrombocythemia (ET) and myelofibrosis. The JAK2p.V617F mutation can produce both erythrocytosis in PV and thrombocytosis in ET, while JAK2 exon 12 mutations cause only erythrocytosis. We hypothesized that these two mutations activated different intracellular signals. In this study, the induced pluripotent stem cells (iPSCs) were used to model JAK2-mutated MPNs. Normal iPSCs underwent lentiviral transduction to overexpress JAK2p.V617F or JAK2p.N542_E543del (JAK2exon12) under a doxycycline-inducible system. The modified iPSCs were differentiated into erythroid cells. Compared with JAK2V617F-iPSCs, JAK2exon12-iPSCs yielded more total CD71+GlycophorinA+ erythroid cells, displayed more mature morphology and expressed more adult hemoglobin after doxycycline induction. Capillary Western immunoassay revealed significantly higher phospho-STAT1 but lower phospho-STAT3 and lower Phospho-AKT in JAK2exon12-iPSCs compared with those of JAK2V617F-iPSCs in response to erythropoietin. Furthermore, interferon alpha and arsenic trioxide were tested on these modified iPSCs to explore their potentials for MPN therapy. Both agents preferentially inhibited proliferation and promoted apoptosis of the iPSCs expressing mutant JAK2 compared with those without doxycycline induction. In conclusion, the modified iPSC model can be used to investigate the mechanisms and search for new therapy of MPNs.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تنشيط الطفرات التي تؤثر على نقل إشارة JAK - STAT هو المحرك الجيني للأورام التكاثرية النقوية (MPNs) التي تشمل كثرة الكريات الحمر الحقيقية (PV)، كثرة الصفيحات الأساسية (ET) وتليف النخاع الشوكي. يمكن أن تنتج طفرة JAK2p.V617F كلاً من كثرة الكريات الحمر في الخلايا الكهروضوئية وكثرة الصفيحات في المخلوقات الفضائية، في حين أن طفرات JAK2 exon 12 تسبب فقط كثرة الكريات الحمر. افترضنا أن هاتين الطفرتين نشطتا إشارات مختلفة داخل الخلايا. في هذه الدراسة، تم استخدام الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات (iPSCs) لنمذجة MPNs المتحولة JAK2. خضعت iPSCs العادية لنقل عدسي فيروسي للإفراط في الضغط على JAK2p.V617F أو JAK2p.N542_E543del (JAK2exon12) تحت نظام محفز بالدوكسيسيكلين. تم تمييز iPSCs المعدلة إلى خلايا كريات الدم الحمراء. بالمقارنة مع JAK2V617F - iPSCs، أسفرت JAK2exon12 - iPSCs عن إجمالي خلايا CD71 + GlycophorinA + erythroid، وعرضت مورفولوجيا أكثر نضجًا وأعربت عن المزيد من الهيموغلوبين البالغ بعد تحريض الدوكسيسيكلين. كشفت المقايسة المناعية الغربية الشعرية عن فوسفو- STAT1 أعلى بكثير ولكن أقل فوسفو- STAT3 وأقل فوسفو- AKT في JAK2exon12 - iPSCs مقارنة بتلك الموجودة في JAK2V617F - iPSCs استجابة للإريثروبويتين. علاوة على ذلك، تم اختبار الإنترفيرون ألفا وثلاثي أكسيد الزرنيخ على أجهزة iPSC المعدلة هذه لاستكشاف إمكاناتها لعلاج MPN. كلا العاملين يثبطان بشكل تفضيلي الانتشار ويعززان موت الخلايا المبرمج لـ iPSCs التي تعبر عن JAK2 الطافرة مقارنة مع تلك التي لا تحتوي على تحريض الدوكسيسيكلين. في الختام، يمكن استخدام نموذج iPSC المعدل للتحقيق في الآليات والبحث عن علاج جديد لـ MPNs.

Translated Description (French)

L'activation des mutations affectant la transduction du signal JAK-STAT est le moteur génétique des néoplasmes myéloprolifératifs (MPN) qui comprennent la polycythémie vera (PV), la thrombocythémie essentielle (ET) et la myélofibrose. La mutation JAK2p.V617F peut produire à la fois une érythrocytose dans la PV et une thrombocytose dans l'ET, tandis que les mutations de l'exon 12 de JAK2 ne provoquent qu'une érythrocytose. Nous avons émis l'hypothèse que ces deux mutations activaient des signaux intracellulaires différents. Dans cette étude, les cellules souches pluripotentes induites (CSPi) ont été utilisées pour modéliser les NPP mutées par JAK2. Les CSPi normaux ont subi une transduction lentivirale pour surexprimer JAK2p.V617F ou JAK2p.N542_E543del (JAK2exon12) sous un système inductible par la doxycycline. Les CSPi modifiées ont été différenciées en cellules érythroïdes. Par rapport aux JAK2V617F-iPSC, les JAK2exon12-iPSC ont produit plus de cellules érythroïdes CD71+GlycophorinA+ totales, ont montré une morphologie plus mature et ont exprimé plus d'hémoglobine adulte après l'induction de la doxycycline. L'immunodosage Western capillaire a révélé une phospho-STAT1 significativement plus élevée mais une phospho-STAT3 et une Phospho-AKT inférieures dans les JAK2exon12-iPSC par rapport à celles des JAK2V617F-iPSC en réponse à l'érythropoïétine. De plus, l'interféron alpha et le trioxyde d'arsenic ont été testés sur ces CSPi modifiés afin d'explorer leurs potentiels pour le traitement de la NPP. Les deux agents inhibaient préférentiellement la prolifération et favorisaient l'apoptose des iPSC exprimant le mutant JAK2 par rapport à ceux sans induction de la doxycycline. En conclusion, le modèle iPSC modifié peut être utilisé pour étudier les mécanismes et rechercher un nouveau traitement des NPP.

Translated Description (Spanish)

La activación de mutaciones que afectan la transducción de señales JAK-STAT es el impulsor genético de las neoplasias mieloproliferativas (MPN) que comprenden policitemia vera (PV), trombocitemia esencial (ET) y mielofibrosis. La mutación JAK2p.V617F puede producir tanto eritrocitosis en PV como trombocitosis en ET, mientras que las mutaciones del exón 12 de JAK2 solo causan eritrocitosis. Planteamos la hipótesis de que estas dos mutaciones activaban diferentes señales intracelulares. En este estudio, las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) se utilizaron para modelar las MPN mutadas en JAK2. Las iPSC normales se sometieron a transducción lentiviral para sobreexpresar JAK2p.V617F o JAK2p.N542_E543del (JAK2exon12) bajo un sistema inducible por doxiciclina. Las iPSC modificadas se diferenciaron en células eritroides. En comparación con las JAK2V617F-iPSC, las JAK2exon12-iPSC produjeron más células eritroides CD71+GlicoforinaA + totales, mostraron una morfología más madura y expresaron más hemoglobina adulta después de la inducción con doxiciclina. El inmunoensayo Western capilar reveló fosfo-STAT1 significativamente más alto, pero fosfo-STAT3 más bajo y fosfo-AKT más bajo en las iPSC de JAK2exon12 en comparación con las de las iPSC de JAK2V617F en respuesta a la eritropoyetina. Además, el interferón alfa y el trióxido de arsénico se probaron en estas iPSC modificadas para explorar sus potenciales para la terapia de MPN. Ambos agentes inhibieron preferentemente la proliferación y promovieron la apoptosis de las iPSC que expresan JAK2 mutante en comparación con aquellas sin inducción de doxiciclina. En conclusión, el modelo de iPSC modificado se puede utilizar para investigar los mecanismos y buscar una nueva terapia de las MPN.

Files

s41598-021-83895-6.pdf.pdf

Files (5.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:662fcfeab44d7bb6e6cf37e6d5357f08
5.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التأثيرات المميزة لتعبيرات V617F و JAK2 المتحولة بالإكسون 12 على تكون الكريات الحمر في نموذج قائم على الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة بشريًا (iPSC)
Translated title (French)
Effets distincts des expressions JAK2 mutées par V617F et exon12 sur l'érythropoïèse dans un modèle à base de cellules souches pluripotentes induites par l'homme (iPSC)
Translated title (Spanish)
Efectos distintivos de las expresiones de V617F y JAK2 mutadas en el exón 12 sobre la eritropoyesis en un modelo basado en células madre pluripotentes inducidas humanas (iPSC)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3135028563
DOI
10.1038/s41598-021-83895-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4295127106 (Other)
https://openalex.org/W2973503778 (Other)
https://openalex.org/W2912391227 (Other)
https://openalex.org/W2208840632 (Other)
https://openalex.org/W2168306631 (Other)
https://openalex.org/W2137333423 (Other)
https://openalex.org/W2093602531 (Other)
https://openalex.org/W2073363948 (Other)
https://openalex.org/W2056481884 (Other)
https://openalex.org/W1971011769 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1558112205
  • https://openalex.org/W156169010
  • https://openalex.org/W1904982428
  • https://openalex.org/W1990398429
  • https://openalex.org/W1991412538
  • https://openalex.org/W2005638084
  • https://openalex.org/W2007039736
  • https://openalex.org/W2028752055
  • https://openalex.org/W2030356048
  • https://openalex.org/W2032424612
  • https://openalex.org/W2040283736
  • https://openalex.org/W2052185611
  • https://openalex.org/W2054753195
  • https://openalex.org/W2056777053
  • https://openalex.org/W2068356320
  • https://openalex.org/W2072222824
  • https://openalex.org/W2077872976
  • https://openalex.org/W2079600011
  • https://openalex.org/W2081391072
  • https://openalex.org/W2090852043
  • https://openalex.org/W2093301943
  • https://openalex.org/W2097922857
  • https://openalex.org/W2125128981
  • https://openalex.org/W2125588937
  • https://openalex.org/W2337461344
  • https://openalex.org/W2339658711
  • https://openalex.org/W2555738492
  • https://openalex.org/W2564597498
  • https://openalex.org/W2565787913
  • https://openalex.org/W2567208701
  • https://openalex.org/W2573398098
  • https://openalex.org/W2766188832
  • https://openalex.org/W2780176260
  • https://openalex.org/W2891873864
  • https://openalex.org/W2895546171
  • https://openalex.org/W2903832975
  • https://openalex.org/W2915662131
  • https://openalex.org/W2943222815
  • https://openalex.org/W2944778862
  • https://openalex.org/W3181396163