Despite the molecular heterogeneity of standard-risk acute myeloid leukemia (AML), treatment decisions are based on a limited number of molecular genetic markers and morphology-based assessment of remission. Sensitive detection of a leukemia-specific marker (e.g., a mutation in the gene encoding nucleophosmin [NPM1]) could improve prognostication by identifying submicroscopic disease during remission.

The relationships between normal and leukemic stem/progenitor cells are unclear. We show that in ∼80% of primary human CD34+ acute myeloid leukemia (AML), two expanded populations with hemopoietic progenitor immunophenotype coexist in most patients. Both populations have leukemic stem cell (LSC) activity and are hierarchically ordered; one LSC population gives rise to the other. Global gene expression profiling shows the LSC populations are molecularly distinct and resemble normal progenitors but not stem cells. The more mature LSC population most closely mirrors normal granulocyte-macrophage progenitors (GMP) and the immature LSC population a previously uncharacterized progenitor functionally similar to lymphoid-primed multipotential progenitors (LMPPs). This suggests that in most cases primary CD34+ AML is a progenitor disease where LSCs acquire abnormal self-renewal potential.

Abstract We report 2 novel, cryptic chromosomal abnormalities in precursor B-cell acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL): a translocation, either t(X;14)(p22;q32) or t(Y;14)(p11;q32), in 33 patients and an interstitial deletion, either del(X)(p22.33p22.33) or del(Y)(p11.32p11.32), in 64 patients, involving the pseudoautosomal region (PAR1) of the sex chromosomes. The incidence of these abnormalities was 5% in childhood ALL (0.8% with the translocation, 4.2% with the deletion). Patients with the translocation were older (median age, 16 years), whereas the patients with the deletion were younger (median age, 4 years). The 2 abnormalities result in deregulated expression of the cytokine receptor, cytokine receptor-like factor 2, CRLF2 (also known as thymic stromal-derived lymphopoietin receptor, TSLPR). Overexpression of CRLF2 was associated with activation of the JAK-STAT pathway in cell lines and transduced primary B-cell progenitors, sustaining their proliferation and indicating a causal role of CRLF2 overexpression in lymphoid transformation. In Down syndrome (DS) ALL and 2 non-DS BCP-ALL cell lines, CRLF2 deregulation was associated with mutations of the JAK2 pseudokinase domain, suggesting oncogenic cooperation as well as highlighting a link between non-DS ALL and JAK2 mutations.

Strategies that augment a GVL effect without increasing the risk of GVHD are required to improve the outcome after allogeneic stem cell transplantation (SCT). Azacitidine (AZA) up-regulates the expression of tumor Ags on leukemic blasts in vitro and expands the numbers of immunomodulatory T regulatory cells (Tregs) in animal models. Reasoning that AZA might selectively augment a GVL effect, we studied the immunologic sequelae of AZA administration after allogeneic SCT. Twenty-seven patients who had undergone a reduced intensity allogeneic transplantation for acute myeloid leukemia were treated with monthly courses of AZA, and CD8(+) T-cell responses to candidate tumor Ags and circulating Tregs were measured. AZA after transplantation was well tolerated, and its administration was associated with a low incidence of GVHD. Administration of AZA increased the number of Tregs within the first 3 months after transplantation compared with a control population (P = .0127). AZA administration also induced a cytotoxic CD8(+) T-cell response to several tumor Ags, including melanoma-associated Ag 1, B melanoma antigen 1, and Wilm tumor Ag 1. These data support the further examination of AZA after transplantation as a mechanism of augmenting a GVL effect without a concomitant increase in GVHD.

The routine identification of pathogens during infection remains challenging because it relies on multiple modalities such as culture and nucleic acid amplification and tests that tend to be specific for very few of an enormous number of possible infectious agents. Metagenomics promises single-test identification, but shotgun sequencing remains unwieldy and expensive or in many cases insufficiently sensitive to detect the amount of pathogen material in a clinical sample. Here we present the validation and application of Castanet, a method for metagenomic sequencing with enrichment that exploits clinical knowledge to construct a broad panel of relevant organisms for detection at low cost with sensitivity comparable to PCR. Castanet targets both DNA and RNA, works with small sample volumes, and can be implemented in a high-throughput diagnostic setting. We used Castanet to analyse plasma samples from 573 patients from the GAinS sepsis cohort and CSF samples from 243 patients from the ChiMES meningitis cohort that had been evaluated using standard clinical microbiology methods, identifying relevant pathogens in many cases where no pathogen had previously been detected. Castanet is intended for use in defining the distribution of pathogens in samples, diseases and populations, for large-scale clinical studies and for verifying the performance of routine testing regimens. By providing sequence as output, Castanet combines pathogen identification directly with subtyping and phylo-epidemiology.