Adipose tissue (AT) has previously been identified as an extra-medullary reservoir for normal hematopoietic stem cells (HSCs) and may promote tumor development. Here, we show that a subpopulation of leukemic stem cells (LSCs) can utilize gonadal adipose tissue (GAT) as a niche to support their metabolism and evade chemotherapy. In a mouse model of blast crisis chronic myeloid leukemia (CML), adipose-resident LSCs exhibit a pro-inflammatory phenotype and induce lipolysis in GAT. GAT lipolysis fuels fatty acid oxidation in LSCs, especially within a subpopulation expressing the fatty acid transporter CD36. CD36(+) LSCs have unique metabolic properties, are strikingly enriched in AT, and are protected from chemotherapy by the GAT microenvironment. CD36 also marks a fraction of human blast crisis CML and acute myeloid leukemia (AML) cells with similar biological properties. These findings suggest striking interplay between leukemic cells and AT to create a unique microenvironment that supports the metabolic demands and survival of a distinct LSC subpopulation.

Abstract A fundamental tenet of scientific research is that published results are open to independent validation and refutation. Minimum data standards aid data providers, users, and publishers by providing a specification of what is required to unambiguously interpret experimental findings. Here, we present the Minimum Information about a Flow Cytometry Experiment (MIFlowCyt) standard, stating the minimum information required to report flow cytometry (FCM) experiments. We brought together a cross‐disciplinary international collaborative group of bioinformaticians, computational statisticians, software developers, instrument manufacturers, and clinical and basic research scientists to develop the standard. The standard was subsequently vetted by the International Society for Advancement of Cytometry (ISAC) Data Standards Task Force, Standards Committee, membership, and Council. The MIFlowCyt standard includes recommendations about descriptions of the specimens and reagents included in the FCM experiment, the configuration of the instrument used to perform the assays, and the data processing approaches used to interpret the primary output data. MIFlowCyt has been adopted as a standard by ISAC, representing the FCM scientific community including scientists as well as software and hardware manufacturers. Adoptionof MIFlowCyt by the scientific and publishing communities will facilitate third‐party understanding and reuse of FCM data. © 2008 International Society for Advancement of Cytometry

The leukemic stem cells in patients with chronic myeloid leukemia (CML) are well known to be clinically resistant to conventional chemotherapy and may also be relatively resistant to BCR-ABL-targeted drugs. Here we show that the lesser effect of imatinib mesylate (IM) on the 3-week output of cells produced in vitro from lin−CD34+CD38− CML (stem) cells compared with cultures initiated with the CD38+ subset of lin−CD34+ cells is markedly enhanced (>10-fold) when conditions of reduced growth factor stimulation are used. Quantitative analysis of genes expressed in these different CML subsets revealed a differentiation-associated decrease in IL-3 and G-CSF transcripts, a much more profound decrease in expression of BCR-ABL than predicted by changes in BCR expression, decreasing expression of ABCB1/MDR and ABCG2 and increasing expression of OCT1. p210BCR-ABL and kinase activity were also higher in the lin−CD34+CD38− cells and formal evidence that increasing BCR-ABL expression decreases IM sensitivity was obtained from experiments with a cell line model. Nevertheless, within the entire CD34+ subset of CML cells, BCR-ABL expression was not strongly affected by changes in cell cycle status. Taken together, these results provide the first evidence of multiple mechanisms of innate IM resistance in primitive and quiescent CML cells.

Hematopoietic stem cells (HSCs) are generally defined by their dual properties of pluripotency and extensive self-renewal capacity. However, a lack of experimental clarity as to what constitutes extensive self-renewal capacity coupled with an absence of methods to prospectively isolate long-term repopulating cells with defined self-renewal activities has made it difficult to identify the essential components of the self-renewal machinery and investigate their regulation. We now show that cells capable of repopulating irradiated congenic hosts for 4 months and producing clones of cells that can be serially transplanted are selectively and highly enriched in the CD150(+) subset of the EPCR(+)CD48(-)CD45(+) fraction of mouse fetal liver and adult bone marrow cells. In contrast, cells that repopulate primary hosts for the same period but show more limited self-renewal activity are enriched in the CD150(-) subset. Comparative transcriptome analyses of these 2 subsets with each other and with HSCs whose self-renewal activity has been rapidly extinguished in vitro revealed 3 new genes (VWF, Rhob, Pld3) whose elevated expression is a consistent and selective feature of the long-term repopulating cells with durable self-renewal capacity. These findings establish the identity of a phenotypically and molecularly distinct class of pluripotent hematopoietic cells with lifelong self-renewal capacity.

Abstract The BCL-2 inhibitor venetoclax has recently emerged as an important component of acute myeloid leukemia (AML) therapy. Notably, use of this agent has revealed a previously unrecognized form of pathogenesis characterized by monocytic disease progression. We demonstrate that this form of disease arises from a fundamentally different type of leukemia stem cell (LSC), which we designate as monocytic LSC (m-LSC), that is developmentally and clinically distinct from the more well-described primitive LSC (p-LSC). The m-LSC is distinguished by a unique immunophenotype (CD34-, CD4+, CD11b-, CD14-, CD36-), unique transcriptional state, reliance on purine/pyrimidine metabolism, and selective sensitivity to cladribine. Critically, in some instances m-LSC and p-LSC subtypes can co-reside in the same AML patient and simultaneously contribute to overall tumor complexity. Thus, our findings demonstrate that LSC heterogeneity has direct clinical significance and highlights the need to distinguish and target m-LSCs as a means to improve clinical outcomes with venetoclax-based regimens. Statement of Significance These studies identify and characterize a new type of human acute myeloid leukemia stem cell (LSC) that is responsible for monocytic disease progression in acute myeloid leukemia (AML) patients treated with venetoclax-based regimens. Our studies describe the phenotype, molecular properties, and drug sensitivities of this unique LSC subclass.