Previously, several individuals with X-linked SCID (SCID-X1) were treated by gene therapy to restore the missing IL-2 receptor gamma (IL2RG) gene to CD34+ BM precursor cells using gammaretroviral vectors. While 9 of 10 patients were successfully treated, 4 of the 9 developed T cell leukemia 31-68 months after gene therapy. In 2 of these cases, blast cells contained activating vector insertions near the LIM domain-only 2 (LMO2) proto-oncogene. Here, we report data on the 2 most recent adverse events, which occurred in patients 7 and 10. In patient 10, blast cells contained an integrated vector near LMO2 and a second integrated vector near the proto-oncogene BMI1. In patient 7, blast cells contained an integrated vector near a third proto-oncogene,CCND2. Additional genetic abnormalities in the patients' blast cells included chromosomal translocations, gain-of-function mutations activating NOTCH1, and copy number changes, including deletion of tumor suppressor gene CDKN2A, 6q interstitial losses, and SIL-TAL1 rearrangement. These findings functionally specify a genetic network that controls growth in T cell progenitors. Chemotherapy led to sustained remission in 3 of the 4 cases of T cell leukemia, but failed in the fourth. Successful chemotherapy was associated with restoration of polyclonal transduced T cell populations. As a result, the treated patients continued to benefit from therapeutic gene transfer.

Most consensus leukemia & lymphoma antibody panels consist of lists of markers based on expert opinions, but they have not been validated. Here we present the validated EuroFlow 8-color antibody panels for immunophenotyping of hematological malignancies. The single-tube screening panels and multi-tube classification panels fit into the EuroFlow diagnostic algorithm with entries defined by clinical and laboratory parameters. The panels were constructed in 2-7 sequential design-evaluation-redesign rounds, using novel Infinicyt software tools for multivariate data analysis. Two groups of markers are combined in each 8-color tube: (i) backbone markers to identify distinct cell populations in a sample, and (ii) markers for characterization of specific cell populations. In multi-tube panels, the backbone markers were optimally placed at the same fluorochrome position in every tube, to provide identical multidimensional localization of the target cell population(s). The characterization markers were positioned according to the diagnostic utility of the combined markers. Each proposed antibody combination was tested against reference databases of normal and malignant cells from healthy subjects and WHO-based disease entities, respectively. The EuroFlow studies resulted in validated and flexible 8-color antibody panels for multidimensional identification and characterization of normal and aberrant cells, optimally suited for immunophenotypic screening and classification of hematological malignancies.

Background & Aims: The mechanism of intraepithelial lymphocyte hyperplasia, a hallmark of celiac disease, is unknown. We have investigated the role of epithelium-derived interleukin (IL)-15 in the alterations of epithelial homeostasis in refractory celiac sprue, a privileged situation to study the first step of lymphoid transformation and the contribution of intraepithelial lymphocytes to villous atrophy in celiac disease. Methods: IL-15 expression was assessed in biopsy specimens and isolated enterocytes by combining immunohistochemistry, flow cytometry, and real-time quantitative polymerase chain reaction. The ability of IL-15 to induce growth and survival of clonal intraepithelial lymphocytes lacking surface CD3 and to induce their cytotoxicity and secretion of interferon gamma was tested using soluble IL-15 and coculture in the presence of epithelial cell lines expressing membrane IL-15. Results: IL-15 was massively overexpressed not only in lamina propria but also in the intestinal epithelium of patients with active celiac disease and refractory celiac sprue. IL-15 was not secreted but delivered at the surface of enterocytes. IL-15 specifically induced the expansion and survival of the clonal abnormal intraepithelial lymphocytes that characterize refractory celiac sprue and triggered their secretion of interferon gamma and their cytotoxicity against intestinal epithelial cells. Comparable activating signals could be delivered by IL-15 expressed at the membrane of the T84 enterocyte cell line. Conclusions: These data provide strong evidence that uncontrolled overexpression of IL-15 in refractory celiac sprue perpetuates epithelial damage and promotes the emergence of T-cell clonal proliferations. Blocking IL-15 might prove useful to treat this severe complication of celiac disease.

ABSTRACT Objective Enteropathy-associated T-cell lymphoma (EATL) is a rare but severe complication of celiac disease (CeD), often preceded by low-grade clonal intraepithelial lymphoproliferation, referred to as type II refractory CeD (RCDII). Knowledge on underlying oncogenic mechanisms remains scarce. Here, we analysed and compared the mutational landscape of RCDII and EATL in order to identify genetic drivers of CeD-associated lymphomagenesis. Design Pure populations of RCDII-cells derived from intestinal biopsies (n=9) or sorted from blood (n=2) were analysed by whole exome sequencing, comparative genomic hybridization and RNA-sequencing. Biopsies from RCDII (n=50), EATL (n=19), type I refractory CeD (n=7) and uncomplicated CeD (n=7) were analysed by targeted next-generation sequencing. Moreover, functional in vitro studies and drug testing were performed in RCDII-derived cell lines. Results 80% of RCDII and 90% of EATL displayed somatic gain-of-functions mutations in the JAK1-STAT3 pathway, including a remarkable p.G1097 hotspot mutation in the JAK1 kinase-domain in approximately 50% of cases. Other recurrent somatic events were deleterious mutations in NFκB-regulators TNFAIP3 and TNIP3 and potentially oncogenic mutations in TET2, KMT2D and DDX3X . JAK1 inhibitors and the proteasome inhibitor bortezomib could block survival and proliferation of malignant RCDII-cell lines. Conclusion Mutations activating the JAK1-STAT3 pathway appear to be the main drivers of CeD-associated lymphomagenesis. In concert with mutations in negative regulators of NFκB, they may favour the clonal emergence of malignant lymphocytes in the cytokine-rich coeliac intestine. The identified mutations are attractive therapeutic targets to treat RCDII and block progression towards EATL.

Abstract The contribution of γδ T cells to immune responses is associated with rapid secretion of interferon-γ (IFN-γ). Here, we show a perinatal thymic wave of innate IFN-γ-producing γδ T cells that express CD8αβ heterodimers and expand in preclinical models of infection and cancer. Optimal CD8αβ + γδ T cell development is directed by low T cell receptor signaling and through provision of interleukin (IL)-4 and IL-7. This population is pathologically relevant as overactive, or constitutive, IL-7R–STAT5B signaling promotes a supraphysiological accumulation of CD8αβ + γδ T cells in the thymus and peripheral lymphoid organs in two mouse models of T cell neoplasia. Likewise, CD8αβ + γδ T cells define a distinct subset of human T cell acute lymphoblastic leukemia pediatric patients. This work characterizes the normal and malignant development of CD8αβ + γδ T cells that are enriched in early life and contribute to innate IFN-γ responses to infection and cancer.

Classification of acute lymphoblastic and myeloid leukemias (ALL and AML) remains heavily based on phenotypic resemblance to normal hematopoietic precursors. This framework can provide diagnostic challenges for immunophenotypically heterogeneous immature leukemias, and ignores recent advances in understanding of developmental multipotency of diverse normal hematopoietic progenitor populations that are identified by transcriptional signatures. We performed transcriptional analyses of a large series of acute myeloid and lymphoid leukemias and detected significant overlap in gene expression between cases in different diagnostic categories. Bioinformatic classification of leukemias along a continuum of hematopoietic differentiation identified leukemias at the myeloid/T-lymphoid interface, which shared gene expression programs with a series of multi or oligopotent hematopoietic progenitor populations, including the most immature CD34+CD1a-CD7- subset of early thymic precursors. Within these interface acute leukemias (IALs), transcriptional resemblance to early lymphoid progenitor populations and biphenotypic leukemias was more evident in cases originally diagnosed as AML, rather than T-ALL. Further prognostic analyses revealed that expression of IAL transcriptional programs significantly correlated with poor outcome in independent AML patient cohorts. Our results suggest that traditional binary approaches to acute leukemia categorization are reductive, and that identification of IALs could allow better treatment allocation and evaluation of therapeutic options.

SUMMARY The developmental cartography of human lymphopoiesis remains incompletely understood. Here, we establish a multimodal map that extends the current view of lymphoid development. Our results demonstrate that lymphoid specification follows independent direct or stepwise differentiation pathways converging toward the emergence of CD117 lo multi-lymphoid progenitors (MLPs) that undergo a proliferation arrest before entering the CD127 - (T/NK/ILC) or CD127 + (B) lymphoid pathways. While the emergence of CD127 - early lymphoid progenitors is driven by Flt3 signaling, differentiation of their CD127 + counterparts is regulated cell-intrinsically and depends exclusively on the divisional history of their precursors. Single-cell mapping of lymphoid differentiation trajectories reveals that a dissociation between proliferation and differentiation phases allows amplification of the precursor pools prior to the onset of antigen receptor rearrangement. Besides demonstrating that B and T/NK/ILC lineages are subjected to differential cell-autonomous versus Flt3-inducible regulation, our results go a long way to reconciling human and mouse models of lymphoid architecture.

Summary Alterations inactivating the tumor suppressor gene PTEN drive the development of solid and hematological cancers, such as T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL), whereby PTEN loss defines poor-prognosis patients. We investigated the metabolic rewiring induced by PTEN loss in T-ALL, aiming at identifying novel metabolic vulnerabilities. We showed that the enzyme ATP citrate lyase (ACLY) is strictly required for the transformation of thymic immature progenitors and for the growth of human T-ALL, which remain dependent on ACLY activity even upon transformation. Whereas PTEN mutant mice all died within 17 weeks, the concomitant ACLY deletion prevented disease initiation in 70% of the animals, where it prevented the apoptosis of pre-malignant DP thymocytes by up-regulating BCL-2. Transcriptomic and metabolic analysis of primary T-ALL cells next translated our findings to the human pathology, showing that PTEN-altered T-ALL cells selectively activate ACLY and are specifically sensitive to its genetic targeting. ACLY activation thus represents a metabolic vulnerability with therapeutic potential for high-risk T-ALL patients.

Chromosomal translocations are important drivers of haematological malignancies whereby proto-oncogenes are activated by juxtaposition with super-enhancers, often called super-enhancer hijacking. We analysed the epigenomic consequences of rearrangements between the enhancers of the immunoglobulin heavy chain locus (IGH) and proto-oncogene CCND1 that are common in B-cell malignancies. By integrating BLUEPRINT epigenomic data with DNA breakpoint detection, we characterised the normal chromatin landscape of the human IGH locus and its dynamics after pathological genomic rearrangement. We detected an H3K4me3 broad domain (BD) within the IGH locus of healthy B-cells that was absent in samples with IGH-CCND1 translocations. The appearance of H3K4me3-BD over CCND1 in the latter was associated with overexpression and extensive chromatin accessibility of this locus. We observed similar cancer-specific H3K4me3-BDs associated with super-enhancer hijacking of other common oncogenes in B-cell (MAF, MYC and FGFR3) and in T-cell malignancies (LMO2, TLX3 and TAL1). Our analysis suggests that H3K4me3-BDs are created by super-enhancers and supports the new concept of epigenomic translocation, where the relocation of H3K4me3-BDs accompanies the translocation of super-enhancers.