Revelen claus epigenètiques de la leucèmia més comuna en la vellesa

Les síndromes mielodisplàstiques poden evolucionar cap a una leucèmia mieloide aguda secundària, una forma especialment agressiva i difícil de tractar. Comprendre per què algunes cèl·lules malignes sobreviuen al tractament i acaben impulsant aquesta transformació és un dels grans reptes per anticipar la progressió de la malaltia. Un estudi publicat a la revista Leukemia ha reconstruït cèl·lula a cèl·lula l’evolució d’aquestes poblacions malignes i ha revelat que els canvis epigenètics tenen un paper clau en aquest procés.

La recerca ha estat dirigida pel Dr. Manel Esteller, cap del Grup d’Epigenètica del Càncer de l’Institut de Recerca Sant Pau (IR Sant Pau), professor de recerca ICREA i catedràtic de Genètica de la Universitat de Barcelona. El treball combina l’anàlisi de la metilació de l’ADN, de l’expressió gènica, del perfil mutacional i de l’expressió de proteïnes de superfície en cèl·lules individuals per estudiar com evolucionen les síndromes mielodisplàstiques abans i després del tractament fins a convertir-se en leucèmia mieloide aguda secundària.

«Fins ara, la transformació de les síndromes mielodisplàstiques en leucèmia s’havia estudiat principalment des del punt de vista genètic, atenent l’acumulació de mutacions. Els nostres resultats mostren que l’evolució epigenètica també té un paper clau i que diferents poblacions de cèl·lules malignes poden seguir trajectòries diferents fins a donar lloc a una leucèmia més agressiva», explica el Dr. Manel Esteller.

Una malaltia que es pot transformar en una leucèmia agressiva

Les síndromes mielodisplàstiques són un grup de càncers de la sang en què la medul·la òssia produeix cèl·lules sanguínies anòmales o insuficients. Són malalties més freqüents en persones d’edat avançada i, en alguns pacients, poden progressar cap a una leucèmia mieloide aguda secundària, que sol associar-se amb resistència als tractaments convencionals i amb una supervivència menor. Aquesta transformació es pot produir fins i tot després que el pacient hagi rebut tractament i hagi experimentat inicialment una millora clínica.

Un dels tractaments utilitzats és l’azacitidina, un agent hipometilant que modifica els patrons anòmals de metilació de l’ADN. La metilació és un mecanisme epigenètic que regula l’activitat dels gens sense alterar-ne la seqüència i que pot determinar quins gens romanen actius o inactius en una cèl·lula. Tot i que alguns pacients responen inicialment a l’azacitidina, la malaltia pot reaparèixer o transformar-se posteriorment en leucèmia, fet que suggereix que algunes poblacions cel·lulars poden sobreviure al tractament i conservar capacitat de progressió.

Seguir la malaltia cèl·lula a cèl·lula

Els autors van analitzar 15 mostres de medul·la òssia procedents de cinc pacients la neoplàsia mielodisplàstica dels quals es va acabar transformant en leucèmia mieloide aguda després del tractament amb azacitidina. De cada pacient es van estudiar tres moments de l’evolució de la malaltia: el diagnòstic, el període posterior al tractament i la transformació en leucèmia aguda. Tres pacients havien presentat una resposta clínica completa després del tractament amb azacitidina, mentre que dos van ser classificats com a no responedors, i també es van analitzar cèl·lules d’una medul·la òssia sana com a referència.

La recerca es va centrar en les cèl·lules mare i els progenitors hematopoètics amb característiques pròpies de cèl·lules mare malignes. Aquestes poblacions són especialment rellevants perquè poden mantenir la malaltia, sobreviure al tractament i originar nous clons tumorals. La seva anàlisi individual permet detectar diferències entre cèl·lules que quedarien ocultes en estudis convencionals realitzats sobre mostres heterogènies formades per milers de cèl·lules.

«Les anàlisis convencionals ofereixen un valor mitjà de milers de cèl·lules i poden ocultar poblacions minoritàries potencialment rellevants. Treballar a escala de cèl·lula única ens permet veure que la malaltia no està formada per una població homogènia, sinó per múltiples subpoblacions que evolucionen de manera diferent», assenyala el Dr. Ignacio Campillo-Marcos, un dels primers autors de l’estudi.

Cèl·lules amb perfils epigenètics resistents

Els resultats van mostrar una tendència general cap a un augment de les alteracions en els patrons de metilació des de la medul·la òssia sana fins a la transformació en leucèmia mieloide aguda. En conjunt, les cèl·lules de la fase leucèmica presentaven una taxa d’alteracions epigenètiques superior a l’observada en el moment del diagnòstic de la neoplàsia mielodisplàstica. Aquesta evolució indica que la progressió va acompanyada d’una diversitat més gran d’estats epigenètics i d’una pèrdua progressiva de l’estabilitat dels patrons de metilació.

Els investigadors també van identificar diferències entre els pacients que van respondre al tractament i els que no ho van fer. En el moment del diagnòstic, els futurs responedors no presentaven una taxa d’alteracions epigenètiques significativament superior a l’observada en la medul·la sana, mentre que els no responedors ja mostraven valors més elevats. Tot i que el nombre reduït de pacients no permet considerar aquest resultat com un biomarcador clínic, les dades plantegen la possibilitat que el grau d’alteració epigenètica inicial pugui contribuir en el futur a anticipar la resposta al tractament.

«Aquests resultats mostren que la metilació de l’ADN ens aporta una capa d’informació diferent de la genètica. No només importa quines mutacions tenen les cèl·lules, sinó també com estan regulats els seus gens i quin grau de diversitat epigenètica hi ha entre elles», assenyala el Dr. Campillo-Marcos.

El tractament modifica el paisatge epigenètic

Després del tractament amb azacitidina, les mostres presentaven una taxa més alta d’alteracions epigenètiques i una heterogeneïtat més gran entre les cèl·lules que en el moment del diagnòstic. Aquest increment es va observar tant en els pacients que van respondre inicialment al tractament com en els que no ho van fer, fet que indica que la diversificació epigenètica associada a aquest tractament no es pot interpretar per si sola com un senyal d’eficàcia clínica.

En els responedors, l’azacitidina va reduir considerablement la quantitat de cèl·lules mare malignes i de clons portadors de mutacions. Tanmateix, les cèl·lules que van romandre van mostrar una diversitat elevada de patrons epigenètics. Aquesta observació suggereix que el tractament pot eliminar o reduir determinades poblacions cel·lulars, mentre que d’altres sobreviuen i mantenen estats epigenètics que podrien afavorir-ne la persistència i promoure la progressió cap a una leucèmia aguda.

«El tractament no actua sobre una població homogènia de cèl·lules malignes, sinó sobre un ecosistema de clons amb diferents estats epigenètics. Algunes cèl·lules poden tenir perfils que els confereixen un avantatge evolutiu, els permeten resistir millor la pressió terapèutica i n’afavoreixen l’expansió posterior», explica el Dr. Esteller.

Els autors subratllen que aquests resultats no indiquen que l’azacitidina provoqui la progressió de la malaltia. El fàrmac exerceix una pressió sobre les diferents poblacions cel·lulars: n’elimina o en redueix algunes, mentre que d’altres poden sobreviure i acabar participant en la recaiguda o en la transformació leucèmica. L’estudi també va identificar diferències en la metilació del gen NPHP4 entre els pacients responedors i no responedors, en línia amb recerques anteriors que havien relacionat el seu estat de metilació amb la resposta als agents hipometilants, tot i que aquest possible vincle s’haurà de validar en grups més amplis.

Clons que anticipen la futura leucèmia

A partir de les dades de metilació, els investigadors van reconstruir arbres epifilogenètics que representen les relacions entre les cèl·lules individuals al llarg de l’evolució de la malaltia. La longitud i la distribució de les branques reflecteixen les diferències acumulades en els seus patrons de metilació i permeten observar quines cèl·lules comparteixen estats epigenètics similars en cada fase.

En els dos pacients que no van respondre al tractament, es van identificar cèl·lules corresponents a les mostres obtingudes després del tractament amb azacitidina situades en les mateixes branques que les cèl·lules de la leucèmia posterior. Això significa que, abans que la transformació fos clínicament detectable, algunes poblacions ja compartien patrons de metilació amb les cèl·lules observades més endavant en la fase leucèmica. Els resultats són compatibles amb la possibilitat que aquestes cèl·lules siguin seleccionades durant el tractament i contribueixin a la resistència al tractament i a la progressió, tot i que l’estudi no demostra de manera directa que siguin les que originen posteriorment la leucèmia.

«Aquesta troballa és important perquè ens indica que la transformació leucèmica no apareix de manera sobtada. Hi pot haver poblacions cel·lulars que evolucionin durant el tractament i promoguin la progressió molt abans que la malaltia sigui visible clínicament», destaca el Dr. Esteller.

Canvis en l’activitat dels gens

Els investigadors també van analitzar l’expressió gènica de 104.919 cèl·lules i van identificar 35 poblacions cel·lulars diferents. En els pacients responedors, l’azacitidina es va associar amb una reducció de les cèl·lules mare malignes situades en els compartiments de cèl·lules mare hematopoètiques i progenitors mieloides. Aquesta disminució no es va observar en els pacients que no van respondre al tractament, tot i que els autors adverteixen que l’efecte registrat en el grup de responedors va estar impulsat principalment per un dels tres pacients.

L’estudi va identificar, a més, 27 gens en què la metilació es relacionava significativament amb els nivells d’expressió. Entre els principals candidats hi ha STAT5B, un gen que té un paper important en la formació i diferenciació de les cèl·lules mieloides. Aquesta associació mostra que una part dels canvis de metilació detectats va acompanyada de modificacions en el funcionament dels gens i no constitueix únicament una diferència descriptiva entre les cèl·lules.

En els pacients responedors, el tractament es va associar amb l’activació de mecanismes de control del cicle cel·lular i reparació de l’ADN en els compartiments cel·lulars on es localitzen les cèl·lules mare malignes, probablement relacionats amb l’acumulació de dany a l’ADN produïda per l’azacitidina. Alhora, va disminuir l’activitat de vies de senyalització vinculades a FLT3 i MAPK en aquestes mateixes poblacions cel·lulars, sovint relacionades amb una evolució desfavorable de la leucèmia mieloide aguda. En aquestes cèl·lules, també es va observar una expressió menor de gens lligats a dues signatures associades, respectivament, a cèl·lules mare o progenitores de leucèmia mieloide aguda i a un pitjor pronòstic en les neoplàsies mieloides.

Genètica i epigenètica actuen conjuntament

Per completar l’anàlisi, els autors van estudiar les mutacions de 53 gens relacionats amb les neoplàsies mieloides i l’expressió de 42 proteïnes de superfície en 17.849 cèl·lules. Es van identificar alteracions en 12 gens implicats en diferents processos biològics: reguladors epigenètics i de la cromatina com EZH2, TET2, IDH1 i ASXL1; gens relacionats amb la transcripció, com RUNX1 i BCOR; gens implicats en el processament de l’ARN, com SF3B3 i U2AF1; i gens vinculats a la senyalització cel·lular, com NRAS, PTPN11, FLT3 i NPM1.

En el 80 % dels casos, els primers esdeveniments genètics afectaven reguladors epigenètics. Posteriorment, apareixien mutacions relacionades amb la transcripció i el processament de l’ARN, mentre que les alteracions més tardanes tendien a afectar les vies de senyalització, especialment NRAS i FLT3. No obstant això, els investigadors no van trobar una relació directa entre el tipus de regulador epigenètic mutat i el grau d’heterogeneïtat de la metilació de l’ADN, fet que indica que la diversitat epigenètica no es pot explicar únicament per les mutacions presents.

En els pacients que van respondre a l’azacitidina, el nombre de clons mutats va disminuir de manera notable després del tractament. Tanmateix, durant la transformació en leucèmia, es va observar la persistència d’alguns clons, l’expansió de poblacions que inicialment eren minoritàries i/o l’aparició de nous clons mutats. Un dels pacients va adquirir una mutació en FLT3 durant la progressió, una alteració que, segons plantegen els investigadors, va poder proporcionar a les cèl·lules malignes un avantatge per superar les restriccions generades pel tractament i recuperar la seva capacitat d’expansió clonal.

«Genètica i epigenètica no evolucionen de manera independent. Les mutacions poden proporcionar avantatges a determinades cèl·lules, però el seu comportament depèn també de l’estat epigenètic i dels programes d’expressió que tinguin actius en cada moment», explica el Dr. Esteller.

Cap a una medicina capaç d’anticipar-se a l’evolució

Els resultats donen suport a un model en què múltiples poblacions de cèl·lules mare malignes evolucionen en paral·lel durant la progressió de la neoplàsia mielodisplàstica. En lloc de seguir una única trajectòria lineal, aquestes poblacions competeixen, desapareixen, persisteixen o s’expandeixen en funció de les seves característiques genètiques i epigenètiques i de la pressió exercida pel tractament. La transformació en leucèmia seria, per tant, el resultat d’un ecosistema dinàmic en què diferents clons coevolucionen i poden adquirir avantatges en moments diferents.

Aquesta visió podria permetre en el futur identificar poblacions residuals amb més risc d’impulsar la transformació leucèmica i desenvolupar tractaments dirigits contra estats epigenètics compartits per cèl·lules genèticament diferents. «Ara que hem identificat canvis en la composició de l’epigenoma durant l’evolució de la malaltia, serà important estudiar com eliminar aquest petit subgrup de cèl·lules amb potencial de progressió, transformació i resistència als fàrmacs», conclou el Dr. Esteller.

Els autors assenyalen com a principal limitació de l’estudi el nombre reduït de pacients analitzats, per la qual cosa el treball s’ha de considerar exploratori. Els resultats s’hauran de validar en cohorts més àmplies i clínicament ben caracteritzades per determinar-ne les possibles aplicacions en el diagnòstic, la predicció del pronòstic i la selecció de tractaments. Aquestes recerques també permetran aclarir com interaccionen les alteracions genètiques i epigenètiques i fins a quin punt les poblacions detectades després del tractament es poden utilitzar per anticipar i prevenir la transformació en leucèmia.

Article de referència:

Bueno-Costa A, Campillo-Marcos I, Casado-Peláez M, Yassine K, Noguera-Castells A, Zamora L, Xicoy B, Solé F, Mata C, Park J, Ganesan S, Della Porta MG, Ferrer G, Landau DA, Esteller M. Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML. Leukemia 2026. https://doi.org/10.1038/s41375-026-03015-z.