Acute myeloid leukemia (AML) frequently relapses after initial treatment. Drug resistance in AML has been attributed to high levels of the anti-apoptotic Bcl-2 family members Bcl-x L and Mcl-1. Here we report that removal of Mcl-1, but not loss or pharmacological blockade of Bcl-x L , Bcl-2, or Bcl-w, caused the death of transformed AML and could cure disease in AML-afflicted mice. Enforced expression of selective inhibitors of prosurvival Bcl-2 family members revealed that Mcl-1 is critical for survival of human AML cells. Thus, targeting of Mcl-1 or regulators of its expression may be a useful strategy for the treatment of AML.

Abstract Contribution of the mammalian epiblast to fetal organs during embryogenesis has been investigated using reporters of marker genes, or through single cell or spatial RNA sequencing to infer differentiation trajectories. However, much remains to be learned about the clonal fate of mammalian epiblast cells in vivo . Here we develop a high diversity, high throughput, Cre recombinase-driven DNA LoxCode barcoding technology for in vivo clonal lineage tracing. Using this LoxCode mouse model, cells in E5.5 pre-gastrulation embryos were barcoded in utero and assessed in bulk via PCR or via single-cell RNA sequencing for their contribution to a comprehensive range of tissues and cell types in the E12.5 organogenesis-stage embryo. While a few typically large clones contributed to a diverse range of cell types of multiple germ layer derivatives, many clones displayed reproducible patterns of lineage restriction. Most prominent were clonal fate biases towards either blood, ectoderm lineages, mesenchymal tissues or limbs, likely reflecting branch points during development. In the context of a stochastic agent-based model of tissue development, clonal fate biases could be explained by early differentiation events occurring shortly after barcoding, and clonal similarities between tissues arose as a consequence of shared differentiation paths. At the single-cell level, clones exhibited heterogeneity in terms of tissue contributions, gene expression profiles, and in some instances left-right asymmetries and/or anterior-posterior segregation. Our study demonstrates the power and versatility of LoxCode barcoding in investigating native clonal fate and provides a deep clonal interrogation of the contribution of the mammalian epiblast to fetal organs.

Abstract Studies of gene-targeted mice identified the roles of the different pro-survival BCL-2 proteins during embryogenesis, but less is known about the roles of these proteins in adults, including in the response to cytotoxic stresses, such as treatment with anti-cancer agents. We investigated the role of BCL-XL in adult mice using a strategy where prior bone marrow transplantation allowed for loss of BCL-XL exclusively in non-hematopoietic tissues to prevent anemia caused by BCL-XL-deficiency in erythroid cells. Unexpectedly, the combination of total-body γ-irradiation (TBI) and genetic loss of Bcl - x caused secondary anemia resulting from chronic renal failure due to apoptosis of renal tubular epithelium with secondary obstructive nephropathy. These findings identify a critical protective role of BCL-XL in the adult kidney and inform on the use of BCL-XL inhibitors in combinations with DNA damage-inducing drugs for cancer therapy. Summary The inducible loss of BCL-XL in all cells of adult mice causes primary anemia due to apoptosis of erythroid and megakaryocytic cell populations. In contrast γ-radiation plus loss of BCL-XL in all cells except hematopoietic cells causes secondary anemia resulting from kidney damage.