2024年6月4日，宾夕法尼亚大学George Hajishengallis通讯在Cell发表题为Clonal hematopoiesis driven by mutated DNMT3A promotes inflammatory bone loss的文章，揭示了由DNA甲基转移酶-3A（DNMT3A）基因突变驱动的潜能不确定的克隆造血（clonal hematopoiesis of indeterminate potential, CHIP）在促进牙周炎和关节炎等炎症性骨丢失疾病中的作用。
CHIP的特征是在造血干细胞和祖细胞（HSPC）中获得体细胞突变，导致表型改变的遗传上不同的白细胞的克隆扩增。通过全面的流行病学分析，作者证明DNMT3A CHIP与严重牙周炎患病率增加之间的显著关联，其特征是临床附着丧失和牙龈炎症增加。随后，作者使用携带杂合功能丧失突变Dnmt3aR878H/+（相当于人类热点突变R882H）的小鼠模型来探索这种关系的机制基础。作者发现，即使是临床相关的Dnmt3aR878H/+骨髓（BM）部分细胞（占10%）也可以驱动克隆扩增，从而产生高度炎症的骨髓和淋巴细胞。这种克隆扩增促进了自然发生的牙周炎症和骨丢失，同时伴有促炎细胞因子和破骨细胞因子水平的升高。此外，Dnmt3aR878H/+细胞的存在加剧了牙周炎和关节炎的实验模型，其特征是炎症细胞浸润增加、软骨侵蚀和滑膜增生。
利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，作者揭示了DNMT3A驱动的CHIP驱动的炎症病理的复杂细胞和分子机制。他们观察到，在突变环境中，不同细胞类型（包括中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞）之间的自分泌和旁分泌信号传导概率增加。此外，R878H突变与破骨细胞生成增强有关，如破骨细胞前体和来源于Dnmt3aR878H/+细胞的破骨细胞的频率和丰度增加所证明。该研究表明，R878H突变不会损害na?ve T细胞向辅助性T细胞17（Th17）的分化，但会损害调节性T细胞（Treg）的免疫抑制功能。Dnmt3aR878H/+Treg细胞抑制T细胞增殖的能力减弱，会导致突变小鼠牙龈组织中Th17/Treg比率升高。因此，在突变环境中，IL-17（促破骨细胞因子）的中和或对中性粒细胞（IL-17的下游效应物）的清除减轻了炎症性骨损失。
作者还发现R878H突变诱导成熟白细胞的整体DNA低甲基化，导致炎症途径、破骨细胞生成和mTOR信号传导的机制靶点的激活。利用这一发现，他们证明用mTOR抑制剂rapamycin治疗可以有效抑制Dnmt3aR878H/+造血细胞的克隆扩增，并逆转小鼠模型中的炎症性骨丢失。
总之，这项开创性的研究不仅确立了DNMT3A驱动的CHIP与炎症性骨丢失障碍之间的因果关系，而且揭示了这种关系背后复杂的细胞和分子机制。研究结果表明，CHIP可能代表一种可治疗的适应不良造血状态，rapamycin是一种潜在的治疗干预措施，可以减轻DNMT3A CHIP突变克隆的适应性优势，并抑制其对慢性炎症性疾病的影响。
