Durante mucho tiempo, la hematopoyesis clonal se definió por la presencia de mutaciones conductoras conocidas, como DNMT3A o TET2. Pero estudios recientes de genoma completo en células individuales han mostrado que la mayoría de los brotes clonales en la sangre que envejece ocurren sin esos conductores canónicos. Alrededor de este trabajo hay investigaciones en el archivo que usan aprendizaje automático para predecir enfermedades a partir de un análisis de sangre corriente, reconstruyen la genealogía de los clones tumorales y describen la evolución como un edredón de retazos. Nuestro artículo va por otro camino: no predice enfermedades ni construye árboles, sino que desvela la arquitectura heredada del propio proceso de acumulación de mutaciones. Es un paso atrás, de la clínica hacia los cimientos, pero un paso que explica por qué unas personas acumulan clones más rápido que otras.
Los autores tomaron secuencias de genoma completo de la sangre de 791 067 personas de dos biobancos: 481 079 del UK Biobank y 309 988 de All of Us. En lugar de buscar mutaciones conductoras, contaron las 'pasajeras': variantes somáticas únicas que aparecen en una sola persona y que casi con seguridad son neutras. Para descartar el ruido técnico, solo conservaron las variantes con un apoyo de 4 a 8 lecturas de una cobertura de 30×, lo que corresponde a un clon del tamaño de un cuarto o la mitad de las células sanguíneas. Después, mediante regresión, eliminaron el efecto de la edad, el sexo y el tabaquismo, y obtuvieron un rasgo cuantitativo: la 'carga de mutaciones pasajeras'. Para ese rasgo realizaron un estudio de asociación del genoma completo (GWAS) en 481 079 participantes del UK Biobank, un análisis de variantes raras (RVAS) y análisis estratificados por sexo y por ascendencia. Los genes candidatos se priorizaron con un enfoque bayesiano empírico que combina la patogenicidad de las variantes, los datos de cromatina abierta en células madre sanguíneas y la colocalización con loci de expresión.
El metaanálisis de las dos cohortes identificó 81 loci asociados con la carga de mutaciones pasajeras con un nivel de significación de P < 5×10⁻⁸. De ellos, 39 coincidieron con loci conocidos de hematopoyesis clonal, como TERT, TCL1A, ATM, CHEK2 y BCL2, y 42 resultaron nuevos. Entre los nuevos están NFE2, el principal factor de transcripción de la maduración eritroide y megacariocítica; MSANTD2, regulador de la adhesión de las células madre; PTPN7, fosfatasa de la vía MAPK; y CD163, receptor macrofágico vinculado con la polarización antiinflamatoria. El análisis de variantes raras identificó 11 genes candidatos, entre ellos MBD2, una proteína que lee las marcas de metilo del ADN. Las variantes dañinas en MBD2 aumentaban la carga de mutaciones (β = 0.353, P = 10⁻¹⁸·⁵¹). Esto cierra el eje de la metilación: DNMT3A escribe las marcas, TET2 las borra y MBD2 las interpreta. La estratificación por sexo dio 14 loci nuevos, entre ellos el femenino RMND5B y el masculino OLIG3. El análisis por ascendencia en All of Us reveló un locus africano, KAZN/TMEM51, y uno de Asia oriental, PTPRN2, con un efecto grande (β = 0.538). La carga de mutaciones observada se asoció con más fuerza a neoplasias hematológicas y a la mortalidad que el riesgo poligénico, y el análisis espacial detectó una agrupación geográfica que no se explica por los ingresos, la calidad del aire ni la quimioterapia.
El trabajo se distingue de los estudios vecinos en que usa un rasgo cuantitativo de mutaciones pasajeras en lugar de la presencia binaria de conductores. Eso permitió encontrar más loci con un tamaño de muestra menor que en los GWAS anteriores centrados en conductores. Por primera vez se muestra la convergencia de variantes germinales comunes y raras con conductores somáticos en los mismos ejes biológicos: metilación del ADN, empalme del ARN, reparación del ADN y señalización de mTORC1. El hallazgo de MBD2 como factor germinal raro amplía el eje de la metilación desde las enzimas 'escritoras' y 'borradoras' hasta las proteínas 'lectoras'. La heterogeneidad espacial que persiste tras ajustar por factores conocidos apunta a exposiciones ambientales no medidas que podrían ser tan importantes como la genética.
El tema puede avanzar hacia la integración de datos más ricos sobre la exposición: radiación, partículas finas, acceso a la atención médica. A medida que crezcan las muestras no europeas en los biobancos, será posible comprobar hasta qué punto los loci encontrados se trasladan a otras poblaciones. Las tecnologías de célula única, como ReDeeM, permitirán vincular las variantes germinales con subpoblaciones concretas de células madre y con su dinámica clonal. También es prometedor combinar el riesgo poligénico y la carga de mutaciones observada en una única herramienta de estratificación del riesgo de leucemia mieloide aguda.
Los resultados influirán en la epidemiología genética del envejecimiento de la sangre y en el desarrollo de herramientas de estratificación del riesgo de neoplasias hematológicas. También ofrecen nuevas dianas para la validación experimental en biología de células madre.
Los siguientes pasos incluyen la validación funcional de los nuevos genes candidatos en modelos celulares de hematopoyesis y la ampliación de las asociaciones fenotípicas a grupos no europeos. También es necesario identificar los factores ambientales concretos responsables de la agrupación geográfica.
En el campo de la hematopoyesis clonal sigue sin resolverse qué mecanismos otorgan una ventaja selectiva a los clones sin mutaciones conductoras canónicas. El trabajo vincula directamente este problema con la variabilidad germinal en reguladores epigenéticos y vías de señalización, y propone genes concretos para comprobarlo. Otra cuestión abierta es por qué la hematopoyesis clonal se manifiesta de forma distinta en hombres y mujeres y en diferentes poblaciones; los análisis estratificados ofrecen las primeras pistas, pero requieren muestras más grandes.
El gen MBD2, identificado en este trabajo, codifica una proteína que lee las marcas de metilo del ADN. Si DNMT3A es el escritor y TET2 la goma de borrar, MBD2 es el lector que interpreta lo escrito. Las variantes dañinas en ese 'lector' aumentan la carga de mutaciones igual que las mutaciones somáticas en el 'escritor' o en la 'goma de borrar'.
La idea de que las mutaciones 'pasajeras' neutras puedan servir de reloj que marca la edad de un clon resuena con el concepto de relojes moleculares de la novela 'La ciudad permutada', de Greg Egan, donde la edad de las células se determina por la acumulación de cambios aleatorios.
No publicado en arXiv. Aquí están su página, el PDF y la formalización: puede comprobarlo usted mismo, no solo leer nuestro análisis.