An acquired somatic mutation, Jak2V617F, was recently discovered in most patients with polycythemia vera (PV), chronic idiopathic myelofibrosis (CIMF), and essential thrombocythemia (ET). To investigate the role of this mutation in vivo, we transplanted bone marrow (BM) transduced with a retrovirus expressing either Jak2 wild-type (wt) or Jak2V617F into lethally irradiated syngeneic recipient mice. Expression of Jak2V617F, but not Jak2wt, resulted in clinicopathologic features that closely resembled PV in humans. These included striking elevation in hemoglobin level/hematocrit, leukocytosis, megakaryocyte hyperplasia, extramedullary hematopoiesis resulting in splenomegaly, and reticulin fibrosis in the bone marrow. Histopathologic and flow cytometric analyses showed an increase in maturing myeloid lineage progenitors, although megakaryocytes showed decreased polyploidization and staining for acetylcholinesterase. In vitro analysis of primary cells showed constitutive activation of Stat5 and cytokine-independent growth of erythroid colony-forming unit (CFU-E) and erythropoietin hypersensitivity, and Southern blot analysis for retroviral integration indicated that the disease was oligoclonal. Furthermore, we observed strain-specific differences in phenotype, with Balb/c mice demonstrating markedly elevated leukocyte counts, splenomegaly, and reticulin fibrosis compared with C57Bl/6 mice. We conclude that Jak2V617F expression in bone marrow progenitors results in a PV-like syndrome with myelofibrosis and that there are strain-specific modifiers that may in part explain phenotypic pleiotropy of Jak2V617F-associated myeloproliferative disease in humans.

We report that TG101348, a selective small-molecule inhibitor of JAK2 with an in vitro IC50 of approximately 3 nM, shows therapeutic efficacy in a murine model of myeloproliferative disease induced by the JAK2V617F mutation. In treated animals, there was a statistically significant reduction in hematocrit and leukocyte count, a dose-dependent reduction/elimination of extramedullary hematopoiesis, and, at least in some instances, evidence for attenuation of myelofibrosis. There were no apparent toxicities and no effect on T cell number. In vivo responses were correlated with surrogate endpoints, including reduction/elimination of JAK2V617F disease burden assessed by quantitative genomic PCR, suppression of endogenous erythroid colony formation, and in vivo inhibition of JAK-STAT signal transduction as assessed by flow cytometric measurement of phosphorylated Stat5.

We report a Jak2V617F knockin mouse myeloproliferative neoplasm (MPN) model resembling human polycythemia vera (PV). The MPN is serially transplantable and we demonstrate that the hematopoietic stem cell (HSC) compartment has the unique capacity for disease initiation but does not have a significant selective competitive advantage over wild-type HSCs. In contrast, myeloid progenitor populations are expanded and skewed toward the erythroid lineage, but cannot transplant the disease. Treatment with a JAK2 kinase inhibitor ameliorated the MPN phenotype, but did not eliminate the disease-initiating population. These findings provide insights into the consequences of JAK2 activation on HSC differentiation and function and have the potential to inform therapeutic approaches to JAK2V617F-positive MPN.

The authors uncover a new role for the RNA-binding protein Msi2 in the regulation of hematopoietic stem cell homeostasis and leukemogenesis. Msi2 is required for the maintenance of the balance between progenitor renewal and differentiation, and its overexpression cooperates with oncogenic events to induce aggressive leukemia. Msi2 expression is also elevated in human myeloid leukemias and may be a new prognostic marker and therapeutic target in acute myeloid leukemia. RNA-binding proteins of the Musashi (Msi) family are expressed in stem cell compartments and in aggressive tumors, but they have not yet been widely explored in the blood. Here we demonstrate that Msi2 is the predominant form expressed in hematopoietic stem cells (HSCs), and its knockdown leads to reduced engraftment and depletion of HSCs in vivo. Overexpression of human MSI2 in a mouse model increases HSC cell cycle progression and cooperates with the chronic myeloid leukemia–associated BCR-ABL1 oncoprotein to induce an aggressive leukemia. MSI2 is overexpressed in human myeloid leukemia cell lines, and its depletion leads to decreased proliferation and increased apoptosis. Expression levels in human myeloid leukemia directly correlate with decreased survival in patients with the disease, thereby defining MSI2 expression as a new prognostic marker and as a new target for therapy in acute myeloid leukemia (AML).