HCMV regulation of host cell signaling and cytokines in myelosuppression

项目5项目概要 人巨细胞病毒（HCMV）仍然是造血干细胞移植后发病和死亡的重要原因。 干细胞移植（HSCT）和实体器官移植（SOT）。 常见的临床 HSCT或SOT受体中HCMV感染的表现是骨髓抑制。 HCMV再激活和 抗病毒药物更昔洛韦的使用与大量血细胞减少有关， 细菌或真菌感染，需要生长因子支持或输血。 尽管 骨髓抑制与HCMV感染的移植受者的明确临床相关性，知之甚少 关于HCMV感染抑制正常造血的机制。 HCMV已被证明 通过直接感染造血祖细胞（HPCs）和间接感染 受感染的HPC对支持造血的微环境的影响。 我们已经概括了HCMV骨髓抑制在体内使用人源化小鼠模型。 我们 在体外和体内模型中进一步显示，增加感染的CD 34 + HPC的数量， 增加骨髓抑制的程度和感染的CD 34 + HPC的上清液，而不是 假单胞菌感染的HPCs，抑制骨髓生成。 此外，项目1、2、3和4已经鉴定了病毒蛋白质 以及直接改变信号传导并在体外促进或抑制造血的miRNA。所以我们 假设HCMV感染重编程感染细胞中的信号传导和细胞因子分泌， 抑制造血并有助于临床骨髓抑制和造血微环境 失败为了验证我们的假设，我们提出了一个系统的方法来定义信号和细胞因子的变化， 使用体外和体内模型。我们提出以下具体目标。具体目标1。 如何 HCMV感染体外培养的CD 34 + HPCs是否调节造血？我们假设HCMV抑制了 通过改变感染细胞中的信号传导和分泌来诱导CD 34 + HPC分化。 具体目标2。 如何 巨细胞病毒调节体内造血？ 我们假设HCMV感染改变了微环境， 宿主体内的造血系统具体目标3。 与HCMV相关的分子特征是什么 HSCT和SOT患者的骨髓抑制？ 我们假设HCMV-CMV介导的细胞因子的变化， 分泌物阻碍HSCT和SOT患者造血重建。 影响：总的来说，我们的项目提供了一个独特的机会，使前所未有的进步 有助于我们了解巨细胞病毒介导的骨髓抑制的机制基础。 这一进步是 受最先进的huBLT小鼠模型的开发和病毒宿主的鉴定的驱动， 影响造血的相互作用和预测疾病的关键细胞因子和分子特征。

PROJECT 5 PROJECT SUMMARY    Human  cytomegalovirus  (HCMV)  remains  a  significant  cause  of  morbidity  and  mortality  after  Hematopoietic  Stem  Cell  Transplantion  (HSCT)  and  Solid  Organ  Transplantation  (SOT).  A  commonly  encountered  clinical  manifestation  of  HCMV  infection  in  the  HSCT  or  SOT  recipient  is  myelosuppression.  HCMV  reactivation  and  use  of  the  antiviral  ganciclovir  is  associated  with  a  number  of  cytopenias  that  increase  the  risk  of  secondary  bacterial  or  fungal  infections  and  require  growth  factor  support  or  transfusion  of  blood  products.  Despite  the  clear  clinical  relevance  of  myelosuppression  to  the  transplant  recipient  with  HCMV  infection,  little  is  known  about  the  mechanism(s)  by  which  HCMV  infection  inhibits  normal  hematopoiesis.  HCMV  has  been  shown  to  inhibit  hematopoiesis  by  the  direct  infection  of  hematopoietic  progenitor  cells  (HPCs)  and  indirectly  by  the  effect of infected HPCs on the microenvironment supporting hematopoiesis.   We  have  recapitulated  HCMV  myelosuppression  in  vivo  using  a  humanized  mouse  model.  We  further show in both in vitro and in vivo models that the addition of increasing numbers of infected CD34+ HPCs  increases  the  degree  of  myelosuppression  and  that  supernatant  from  infected  CD34+  HPCs,  as  opposed  to  mock-­infected  HPCs,  suppresses  myelopoiesis.  Further,  Projects  1,  2,  3  and  4  have  identified  viral  proteins  and miRNAs that directly alter signaling and either promote or suppress hematopoiesis in vitro. Therefore, we  hypothesize  that  HCMV  infection  reprograms  signaling  and  cytokine  secretion  in  infected  cells  resulting  in  a  microenvironment that inhibits hematopoiesis and contributes to clinical myelosuppression and hematopoietic  failure. To test our hypothesis, we propose a systems approach to define the changes in signaling and cytokine  secretion using both in vitro and in vivo models. We propose the following specific aims. Specific Aim 1.  How  does HCMV infection of CD34+ HPCs in vitro regulate hematopoiesis? We hypothesize that HCMV suppresses  CD34+  HPC  differentiation  by  altering  signaling  and  secretion  in  the  infected  cell.  Specific  Aim  2.  How  does  HCMV  regulate  hematopoiesis  in  vivo?  We  hypothesize  that  HCMV  infection  alters  the  microenvironment  for  hematopoiesis in the host organism. Specific Aim 3.  What are the molecular signatures associated with HCMV  myelosuppression  in  HSCT  and  SOT  patients?  We  hypothesize  that  HCMV-­mediated  changes  in  cytokine  secretion impede hematopoietic reconstitution in HSCT and SOT patients.   IMPACT: Taken together, our project provides a unique opportunity to make unprecedented advancements  in  our  understanding  of  the  mechanistic  basis  of  HCMV-­mediated  myelosuppression.  This  advancement  is  driven  by  the  development  of  the  state-­of-­the-­art  huBLT  mouse  model  and  the  identification  of  virus-­host  interactions impacting hematopoiesis and the key cytokine and molecular signatures that predict disease.