HCMV regulation of host cell signaling and cytokines in myelosuppression

点击翻译按钮获取中文摘要

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.