The impact of STAG2 mutations in hematopoietic cells on the interaction with the bone marrow microenvironment

Abstract

Aquesta tesi explora les implicacions biològiques de les mutacions en STAG2 en les cèl·lules hematopoètiques, centrant-se en les seves interaccions amb el microambient de la medul·la òssia en el context dels síndromes mielodisplàsics (MDS) i la leucèmia mieloide aguda (AML). STAG2, un component del complex cohesina, està freqüentment mutat en aquestes malalties i s’associa amb un mal pronòstic, tot i que el seu paper continua sent poc comprès. L’estudi s’estructura al voltant de tres objectius clau. En primer lloc, es caracteritzen dues línies de cèl·lules mesenquimals estromals (MSC), HS27 i L87/4, que mostren efectes diferenciats en cèl·lules hematopoètiques i leucèmiques. HS27 promou el manteniment dels progenitors hematopoètics i la diferenciació leucèmica, mentre que L87/4 afavoreix una maduració hematopoètica ràpida però té un efecte mínim sobre les cèl·lules leucèmiques. L’anàlisi de proteïnes per espectrometria de masses ha revelat perfils únics de proteïnes de membrana que expliquen aquests efectes diferencials. En segon lloc, el treball investiga les conseqüències moleculars de la pèrdua de STAG2 en cèl·lules d’AML. La depleció de STAG2 altera la dinàmica del cicle cel·lular, l'expressió de receptors immunitaris i la composició de la membrana. Aquests canvis reconfiguren les interaccions cel·lulars dins del microambient, potencialment afavorint la progressió leucèmica. Finalment, un cribratge personalitzat amb CRISPR-Cas9 ha identificat vulnerabilitats en cèl·lules amb mutacions en STAG2. Aquest enfocament ha destacat possibles dianes terapèutiques específiques per a aquestes mutacions. En conjunt, aquesta tesi integra anàlisis cel·lulars, moleculars i proteòmiques per aclarir com les mutacions en STAG2 influeixen en l'hematopoesi i la progressió de la leucèmia. Aquestes troballes avancen en la comprensió dels mecanismes de la malaltia i ofereixen possibles estratègies terapèutiques per a pacients amb MDS i AML.

Esta tesis explora las implicaciones biológicas de las mutaciones en STAG2 en las células hematopoyéticas, centrándose en sus interacciones con el microambiente de la médula ósea en el contexto de los síndromes mielodisplásicos (MDS) y la leucemia mieloide aguda (AML). STAG2, un componente del complejo cohesina, está frecuentemente mutado en estas enfermedades y se asocia con un mal pronóstico, aunque su papel sigue siendo poco comprendido. El estudio se estructura en torno a tres objetivos clave. En primer lugar, se caracterizan dos líneas de células mesenquimales estromales (MSC), HS27 y L87/4, que muestran efectos diferenciados en células hematopoyéticas y leucémicas. HS27 promueve el mantenimiento de progenitores hematopoyéticos y la diferenciación leucémica, mientras que L87/4 favorece una maduración hematopoyética rápida pero tiene un efecto mínimo en las células leucémicas. El análisis de proteínas mediante espectrometría de masas ha revelado perfiles únicos de proteínas de membrana que explican estos efectos diferenciales. En segundo lugar, el trabajo investiga las consecuencias moleculares de la pérdida de STAG2 en células de AML. La depleción de STAG2 altera la dinámica del ciclo celular, la expresión de receptores inmunitarios y la composición de la membrana. Estos cambios reconfiguran las interacciones celulares dentro del microambiente, favoreciendo potencialmente la progresión leucémica. Finalmente, un cribado personalizado con CRISPR-Cas9 identificó vulnerabilidades en células con mutaciones en STAG2. Este enfoque destacó posibles dianas terapéuticas específicas para estas mutaciones. En conjunto, esta tesis integra análisis celulares, moleculares y proteómicos para aclarar cómo las mutaciones en STAG2 influyen en la hematopoyesis y la progresión de la leucemia. Estos hallazgos avanzan en la comprensión de los mecanismos de la enfermedad y ofrecen posibles estrategias terapéuticas para pacientes con MDS y AML.

This thesis explores the biological implications of STAG2 mutations in hematopoietic cells, focusing on their interactions with the bone marrow microenvironment in the context of myelodysplastic syndromes (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). STAG2, a component of the cohesin complex, is frequently mutated in these malignancies and is associated with poor prognosis, yet its role remains poorly understood. The study is structured around three key aims. First, it characterizes two mesenchymal stromal cell (MSC) lines, HS27 and L87/4, which show distinct impacts on hematopoietic and leukemic cells. HS27 promotes the maintenance of hematopoietic progenitors and leukemic differentiation, while L87/4 favors rapid hematopoietic maturation but has minimal effect on leukemic cells. Mass spectrometry analysis revealed unique membrane protein profiles that drive these differential effects. Second, the work investigates the molecular consequences of STAG2 loss in AML cells. STAG2 depletion alters cell cycle dynamics, immune receptor expression, and membrane composition. These changes reshape cell interactions within the microenvironment, potentially driving leukemic progression. Finally, a custom CRISPR-Cas9 screen identified vulnerabilities in STAG2-mutant cells. This approach highlighted therapeutic targets specific to STAG2 mutations. Together, this thesis integrates cellular, molecular, and proteomic analyses to elucidate how STAG2 mutations influence hematopoiesis and leukemia progression. These findings advance our understanding of disease mechanisms and offer potential therapeutic strategies for MDS and AML patients.