Metformina Desacelera a Expansão de Células-Tronco Sanguíneas Mutantes Associadas ao Risco de Câncer

A hematopoiese clonal é uma condição relacionada ao envelhecimento em que uma única célula-tronco sanguínea mutante se expande para dominar a medula óssea, aumentando o risco de malignidades hematológicas e doenças cardiovasculares ou inflamatórias. Mutações em *DNMT3A* — particularmente na arginina 882 (R882) — são os principais impulsionadores, encontradas em 50–60% dos portadores de hematopoiese clonal. As mutações R882 são alterações de sentido errado heterozigóticas que reduzem a atividade metiltransferase do DNMT3A e suprimem de forma dominante o alelo selvagem, causando hipometilação generalizada de CpG. Apesar dessa prevalência, nenhuma intervenção farmacológica havia sido identificada para suprimir a expansão do clone mutante.

A equipe de pesquisa utilizou um modelo murino knock-in Dnmt3a R878H/+ — equivalente murino do DNMT3A R882H humano — para caracterizar as diferenças metabólicas entre células-tronco e progenitoras hematopoiéticas (HSPCs) mutantes e do tipo selvagem. Por meio de análise de fluxo extracelular, demonstraram que as células LK (lineage-negative, KIT-positive) mutantes apresentam taxas de consumo de oxigênio basal e máxima mais elevadas, ROS mitocondrial aumentado e maior potencial de membrana mitocondrial em relação à massa — indicando coletivamente fosforilação oxidativa (OXPHOS) suprarregulada. Esse fenótipo metabólico foi validado pela reanálise de conjuntos de dados de RNA-seq publicados de amostras primárias de LMA e dados de RNA-seq de célula única de hematopoiese clonal humana, ambos demonstrando expressão elevada de genes de OXPHOS especificamente em células com mutação DNMT3A R882.

Para testar se essa reprogramação metabólica é necessária para a vantagem competitiva, a equipe realizou ensaios de competição in vitro e utilizou knockdown mediado por shRNA das subunidades do complexo I da cadeia transportadora de elétrons (Ndufv1) e do complexo IV (Cox15), o que reduziu tanto o consumo de oxigênio quanto a vantagem competitiva das células mutantes. A metformina em uma concentração clinicamente relevante (50 µM) reproduziu esse efeito, e o resgate com NDI1 — um análogo de levedura do complexo I resistente à metformina — confirmou a inibição do complexo I como alvo-alvo do mecanismo. Em um modelo competitivo de transplante de medula óssea, a metformina administrada na água de bebida (5 mg/mL) por sete meses reduziu significativamente a expansão das células doadoras Dnmt3a R878H/+ no sangue periférico, nas HSCs da medula óssea e nos compartimentos de progenitores mieloides, com efeitos nas linhagens mieloide e linfoide.

Para dissecar o mecanismo além da supressão metabólica, a equipe realizou perfis de multi-ômica — incluindo RNA-seq de célula única, metabolômica, sequenciamento por bissulfito de representação reduzida (RRBS), CUT&RUN para H3K27me3 e ATAC-seq. Verificaram que as HSPCs Dnmt3a R878H/+ apresentam uma razão SAM-para-SAH elevada (potencial de metilação aumentado) após o tratamento com metformina, o que foi associado à reversão da hipometilação aberrante de CpG em regiões diferencialmente metiladas específicas e à normalização dos perfis de trimetilação de H3K27. Essas correções epigenéticas foram associadas à redução da acessibilidade da cromatina em loci relacionados à autorrenovação de HSPCs, sugerindo que a metformina recalibra a paisagem epigenética das células mutantes.

Criticamente, a equipe estendeu os achados à biologia humana utilizando edição prime para introduzir a mutação DNMT3A R882H em HSPCs humanas CD34+. Essas células editadas também demonstraram vantagem competitiva em ensaios de xenoenxerto que foi significativamente reduzida pelo tratamento com metformina, espelhando de perto os dados em camundongos. Em conjunto, esses resultados estabelecem que as HSPCs mutantes DNMT3A R882 são metabolicamente e epigeneticamente distintas de suas contrapartes do tipo selvagem e são seletivamente vulneráveis à metformina. O estudo fornece um racional pré-clínico convincente para ensaios clínicos que avaliem a metformina como estratégia preventiva contra a hematopoiese clonal impulsionada por DNMT3A R882 e suas consequências subsequentes.