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Enregistrement W4389231472 · doi:10.1182/blood-2023-187580

Targeting Nucleotide Biosynthesis Ameliorates Neutropenia in a Zebrafish Model of Dnajc21-Mutant Shwachman-Diamond Syndrome

2023· article· en· W4389231472 sur OpenAlexaff
Sarada Ketharnathan, Kevin Ban, Sergey V. Prykhozhij, Anna Cordeiro, Elaine Leung, Mira Liebman, Miroslava Čuperlović‐Culf, Yigal Dror, Jason N. Berman

Notice bibliographique

RevueBlood · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBlood disorders and treatments
Établissements canadiensChildren's Hospital of Eastern OntarioNational Research Council CanadaAGADA BiosciencesHospital for Sick ChildrenSickKids FoundationAgricultural Research Institute of Ontario
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésZebrafishBiologyNeutropeniaDiamond–Blackfan anemiaCancer researchMyeloidImmunologyGeneticsGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Germline mutations in the ribosome maturation factors, SBDS, DNAJC21 and EFL1, lead to Shwachman-Diamond syndrome (SDS), a type of inherited bone marrow failure syndrome characterized by neutropenia, exocrine pancreatic insufficiency and growth restriction. Further, SDS patients have a 36% increased cumulative risk of developing myelodysplastic syndrome (MDS) and/or acute myeloid leukemia (AML) by 30 years of age. Given the rarity of SDS, large numbers of primary human samples are not readily available for mechanistic studies, warranting the use of animal models. Mouse and zebrafish models of SBDS mutations exhibit early lethality. In contrast, no in vivo models of DNAJC21 mutations have been published to date. We generated the first in vivo model of dnajc21 loss using zebrafish ( Danio rerio), given their highly conserved hematopoietic program and ease of genetic manipulation. Introduction of a homozygous deletion mutation in the zebrafish dnajc21 gene using CRISPR-Cas9 genomic editing resulted in stunted body growth and neutropenia, recapitulating hallmark SDS patient phenotypes. Whole-mount in situ hybridization for key hematopoietic lineage markers revealed reduced l-plastin +mature leukocytes and hbbe3 + mature erythrocytes in dnajc21 mutant embryos at 48 hours post-fertilization (hpf). A concomitant accumulation of myb + hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) both in the dorsal aorta (equivalent to aorta-gonad-mesonephros) and the caudal hematopoietic tissue (fetal liver equivalent) was observed. Treatment of embryos with zebrafish granulocyte colony stimulating factor (gcsf) mRNA resulted in a modest expansion of neutrophils in dnajc21 mutant zebrafish compared to wildtype. Further, we observed reduced cell proliferation marked by phosphohistone-H3 (pH3) as well as low ATP:AMP levels measured by liquid chromatography/mass-spectrometry (LC/MS) in the dnajc21 mutants, suggesting a poor bioenergetic profile. At 4 months of age, flow cytometry and histopathological analysis identified reduced mature myelomonocytes and mild erythroid dysplasia in the whole kidney marrow (human bone marrow equivalent) of mutant fish. The link between TP53 somatic mutations and MDS/AML has been established in SBDS-mutant SDS, but has not been explored for DNAJC21-mutant SDS. We hence crossed our dnajc21 mutant zebrafish with a zebrafish line carrying a gain-of-function mutation (R217H) in the tp53 gene. Compound mutant fish had improved neutrophil counts but importantly, this was accompanied by an expansion of myeloid progenitors and significant erythroid dysplasia. To understand the disease mechanisms underlying the neutropenia and hypoproliferation in SDS, we performed bulk RNA sequencing of whole zebrafish larvae at 48 hpf. Biological processes such as oxidative stress response, drug catabolism and pre-mRNA spliceosome assembly were downregulated; whereas, acyl-CoA and nucleotide metabolism were upregulated in the mutants. In parallel, we performed untargeted metabolomics by LC/MS to determine the metabolic changes induced by dnajc21 loss. Upregulated pathways included urea cycle, amino acid and phenylacetate metabolism. Pyrimidine biosynthesis, including both the de novo and salvage pathways were downregulated in the mutants. Remarkably, exogenous supplementation with uridine or thymidine significantly improved neutrophil counts in the mutants. Our findings suggest that in dnajc21-mutant SDS1) neutropenia is caused by a combination of impaired granulocyte differentiation and cell proliferation; 2) the kidney marrow features myelodysplasia-like changes and 3) nucleotide biosynthesis may be a previously unrecognized therapeutic strategy in SDS.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,211 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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