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The endosteal bone marrow niche and vascular endothelial cells provide sanctuaries to leukemic cells. In murine chronic myeloid leukemia (CML) CD44 on leukemia cells and E-selectin on bone marrow endothelium are essential mediators for the engraftment of leukemic stem cells (LSC). We hypothesized that non-adhesion of CML-initiating cells to E-selectin on the bone marrow endothelium may lead to superior eradication of LSC in CML after treatment with imatinib than imatinib alone. Indeed, here we show that treatment with the E-selectin inhibitor GMI-1271 in combination with imatinib prolongs survival of mice with CML via decreased contact time of leukemia cells with bone marrow endothelium. Non-adhesion of BCR-ABL1+ cells leads to an increase of cell cycle progression and an increase of expression of the hematopoietic transcription factor and protooncogene Scl/Tal1 in leukemia-initiating cells (LIC). We implicate SCL/TAL1 as indirect phosphorylation target of BCR-ABL1 and as a negative transcriptional regulator of CD44 expression. We show that increased SCL/TAL1 expression is associated with improved outcome in human CML. These data demonstrate the BCR-ABL1-specific, cell-intrinsic pathways leading to altered interactions with the vascular niche via the modulation of adhesion molecules - a strategy therapeutically exploitable in future.

Mit S-303 pathogenreduzierten Erythrozytenkonzentraten können sowohl infektiöse also auch nicht-infektiöse Risiken einer Transfusionen möglicherweise weiter reduziert werden. Frühere Studien mussten abgebrochen werden, da Antikörper gegen S-303-behandelte Erythrozyten festgestellt wurden. S-303 reagiert als unerwünschten Nebeneffekt auch mit Oberflächenmolekülen der roten Blutkörperchen. Dabei wird die Acridin-Komponente von S-303 auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen gebunden. Gegen diese Acridin-Komponente können nach Transfusion von pathogenreduzierten EK immuninduzierte AK gebildet werden. Es existieren aber auch natürlich präformierte AK gegen S-303-behandelte Erythrozytenkonzentrate. Das Verfahren wurde modifiziert, indem der Anteil von GSH erhöht wurde. Dadurch wird vermehrt S-303 im Extrazellulärraum abgefangen und weniger Acridin auf der Oberfläche der Erythrozyten gebunden. In dieser Studie wurden 9671 potentiell transfusionsbedürftigen Patienten auf einen natürlich präformierten Antikörper gegen S-303-behandelte Erythrozytenkonzentrate untersucht. Diese Patienten hatten zuvor noch keine S-303-behandelten Erythrozytenkonzentrate erhalten. Es wurden Testzellen von Blutspendern der Blutgruppe 0 hergestellt. Aus jedem EK wurden drei unterschiedliche Testzellen hergestellt (Erstgenerationszellen, Zweitgenerationszellen, Kontrollzellen). Das Screening erfolgte mittels IAT in Gelkartentechnik mit einer Testzelle der ersten und zweiten Generation. Die Antikörper wurden weiter charakterisiert bezüglich Spezifität, Titer, Antikörperklasse und –subklasse, Affinität und Temperaturreaktivität. Bei zwölf Patienten konnte ein AK gegen S-303 pathogenreduzierte Erythrozy-tenkonzentrate nachgewiesen werden und somit konnte gezeigt werden, dass die Prävalenz eines solchen Antikörpers gering ist. Bei elf Patienten handelt es sich um einen Anti-Acridin-AK. Alle elf Patienten hatten immer einen positiven AKS mit der Erstgenerationszelle, jedoch nicht mit der Zweitgenerationszelle. Die Sensitivität, einen AK gegen Acridin mit der Erstgenerationszelle zu finden, ist höher als mit der Zweitgenerationszelle. Die Erstgenerationszelle hat auf ihrer Oberfläche mehr Acridin gebunden als die Zweitgenerationszelle. Bei einem Patienten konnte ein AK unbekannter Spezifität nachgewiesen werden, welcher jedoch ausschließlich mit der Zweitgenerationszelle reagierte. Vor einer möglichen Transfusion von S-303 pathogenreduzierten Erythrozytenkonzentraten wird empfohlen immer eine Testung auf Antikörper gegen Testzellen der ersten und der zweiten Generation durchzuführen. Eine Transfusion sollte grundsätzlich nur erfolgen, wenn weder ein AK gegen die Erstgenerationszelle noch gegen die Zweitgenerationszelle nachgewiesen wurde. Insgesamt handelt es sich überwiegend um niedrigtitrige IgG-AK der Subklasse 2 oder 4. Es lässt sich daher vermuten, dass natürlich präformierten AK gegen S-303-behandelte Erythrozytenkonzentrate nur eine geringe klinische Relevanz haben. Eine klinischen Studie mit 51 kardiochirurgischen Patienten zeigte, dass nach Transfusion von pathogenreduzierten Erythrozytenkonzentraten der zweiten Generation keine immuninduzierten Antikörper gebildet wurden. Somit ist davon auszugehen, dass die Zweitgenerationszelle wegen der geringen Expression von Acridin auf der Zelloberfläche weniger immunogen ist als die Erstgenerationszelle. Klinische Studien mit einer größeren Anzahl an Patienten können nun grundsätzlich geplant werden. Generell sollten Patienten mit natürlich präformierten Antikörpern gegen S-303-behandelte Erythrozytenkonzentrate keine pathogenreduzierten Erythrozytenkonzentrate erhalten. Patienten, welche nach Transfusion von S-303-behandelten Erythrozytenkonzentraten AK gegen die pathogenreduzierten Erythrozyten gebildet haben, sollten regelmäßig nachuntersucht werden, um eine Hämolyse frühzeitig zu entdecken.

B-cell acute lymphoblastic leukaemia (B-ALL) is characterized by the overproduction of lymphoblasts in the bone marrow (BM), and it is the most common cancer in children while being comparatively uncommon in adults. On the other hand, in chronic myeloid leukaemia (CML), 70% of cases are found in patients older than 50 years, making it uncommon in children. All CML cases and up to 3% of paediatric B- ALL (and 25% of adult B-ALL) cases are due to fusion gene BCR-ABL1, which gives rise to the cytoplasmatic, constitutively active oncoprotein, tyrosine kinase BCR-ABL1 through a reciprocal translocation between chromosomes 9 and 22. The constitutively active BCR-ABL tyrosine kinase leads to deregulation of different signal transduction pathways such as cell growth, proliferation and cell survival. The role of the bone marrow microenvironment (BMM) can mediate disease initiation (only in mice), progression, therapy resistance, and relapse, as has been increasingly recognized over the last two decades. In general, the BMM is a very complex arrangement of various cell types such as osteoblasts, osteoclasts, endothelial cells, adipocytes, mesenchymal stromal cells, macrophages and several others. In addition, the BMM is composed of multiple chemical and mechanical factors and extra cellular matrix (ECM) proteins which contribute to the BMM’s features influencing leukaemia behaviour. Considering the incidence of B-ALL and CML in children and in adults respectively, we hypothesized that the young and/or an aged BMM might also play a previously unrecognized role in the aggressiveness of B-ALL and CML. We proposed that BM, transduced with BCR-ABL1-expressing retrovirus in the murine transduction/transplantation model of B-ALL, transplanted into young versus old recipient mice would lead to a more aggressive disease in young mice, and similarly CML would be more aggressive in old recipient mice. In close recapitulation with the human incidence, induction of CML led to a significantly shorted survival in old recipient mice. On the other hand, induction of B-ALL showed a shortened survival in young compared to old syngeneic mice, as well as in a xenotransplantation model. Among the highly heterogenous composition of the BMM, we implicate young BM macrophages as a supportive niche for B-ALL cells. The results were found to be mostly due to potential soluble factors differentially secreted from young and old macrophages. Therefore, we hypothesized that the chemokine CXCL13, which has been demonstrated to play a role in B cell migration and act as a diagnostic marker in the cerebrospinal fluid of patients with neuroborreliosis, might be responsible for the observed phenotype. CXCL13 was found to be more highly expressed in healthy and leukaemic young mice as well as in conditioned medium of young macrophages. Using a variety of in vitro experiments, CXCL13 showed to significantly increase the proliferation and the migration of leukaemia cells when exposed to young macrophages, and the phenotype was rescued while using a CXCL13 neutralizing antibody. The CXCL13 role was also confirmed in vivo, since macrophage ablation led to a prolongation of survival in young mice and a reduction of CXCL13 levels. The use of an additional mouse model, leukaemia cells with CXCR5 deficiency, led to a significant prolongation of survival of young mice, confirming the importance of the CXCL13-CXCR5 axis in B-ALL. In line with our murine results, we found that human macrophages and CXCL13 levels were higher in pediatric B-ALL patients than in adults. Consistent with our murine data, the expression level of CXCR5 may act as a prognostic marker in B-ALL, as well as a predictive marker for central nervous system relapse in human B-ALL. The overall findings show that a young BMM, and in particular macrophages, influences B-ALL progression. We specifically identified CXCL13, secreted by young macrophages, as a promoter of proliferation of B-ALL cells, influencing survival in B-ALL via CXCR5. The CXCR5-CXCL13 axis may be relevant in human B-ALL, and higher CXCR5 expression in human B-ALL may act as a predictive marker.