Investigação dos efeitos celulares, moleculares e clínicos da metformina em neoplasias mieloproliferativas com ativação da via JAK/STAT

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Fonseca, Natasha Peixoto
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17154/tde-26052025-105114/
Resumo: As neoplasias mieloproliferativas (NMP) são doenças clonais derivadas das células-tronco hematopoéticas que causam um aumento desordenado na produção de células sanguíneas da linhagem mieloide. A leucemia neutrofílica crônica (LNC) é uma NMP marcada pela mutação CSF3RT618I, que ativa a via JAK/STAT. NMP clássicas, como a mielofibrose primária (MFP), ativam a via JAK/STAT devido a mutações em JAK2, CALR e MPL, sendo a mutação JAK2V617F a mais frequente. O ruxolitinibe, inibidor de JAK1/2, apresenta eficácia comprovada para mielofibrose, e seu efeito antineoplásico vem sendo avaliado na LNC. Entretanto, ruxolitinibe não está disponível para pacientes do Sistema Único de Saúde (SUS) devido seu alto custo. Diante disso, a busca por novas alternativas terapêuticas para NMP é essencial. A metformina, utilizada no tratamento de diabetes mellitus tipo 2, tem se mostrado promissora como agente antineoplásico em modelos de NMP. Nosso grupo de pesquisa demonstrou seus benefícios em modelos pré-clínicos: redução da viabilidade celular, inibição da via JAK/STAT e da atividade mitocondrial in vitro em células JAK2V617F, e redução de esplenomegalia in vivo em modelos murinos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos celulares, moleculares e clínicos da metformina em modelos de NMP com ativação em JAK/STAT. Os efeitos da metformina foram avaliados em três modelos biológicos: modelos pré-clínicos in vitro e in vivo de LNC CSF3RT618I; modelos pré-clínicos in vitro em células primárias de pacientes com NMP; e estudo clínico com pacientes com mielofibrose tratados com metformina por 6 meses (METFORMF). Nos modelos pré-clínicos de LNC CSF3RT618I, observou-se redução na viabilidade celular e aumento de apoptose de forma dose-dependente, mediada pela regulação negativa das vias de sinalização STAT3 e MAPK por ativação da AMPK. In vivo, o tratamento com metformina reduziu a carga tumoral em camundongos transplantados com células Ba/F3 CSF3RT618I após 9 dias, com perda de resposta nos dias posteriores. Em células primárias de um paciente com LNC CSF3RT618I, a metformina aumentou a apoptose e reduziu a formação de colônias hematopoéticas ex vivo. A análise proteômica revelou inibição de processos metabólicos. Em células primárias de pacientes com NMP, a combinação de metformina com ruxolitinibe induziu apoptose e diminuiu o potencial de membrana mitocondrial nas células CD34+ de pacientes com mielofibrose. A análise do metabolismo celular indicou que células CD34+ dependem mais da fosforilação oxidativa para geração de energia, processo biológico que foi inibido pela metformina. Foi observada uma diminuição da resposta à combinação em células CD34+ CD36+ (transportador de ácidos graxos), indicando uma possível população de células resistentes ao tratamento. No estudo clínico METFORMF, oito pacientes com mielofibrose foram tratados com metformina por 6 meses. Um paciente atingiu o desfecho primário, com redução do volume do baço ≥ 35%, e apresentou desfechos secundários de melhora da fibrose de grau 3 para grau 1 e melhora nos parâmetros hematológicos. A metformina oral reduziu a formação de colônias hematopoéticas em quatro dos cinco pacientes avaliados. Esses resultados, em conjunto, reforçam o potencial antineoplásico da metformina e indicam o reposicionamento da metformina no tratamento da LNC e mielofibrose como uma opção terapêutica viável.
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O ruxolitinibe, inibidor de JAK1/2, apresenta eficácia comprovada para mielofibrose, e seu efeito antineoplásico vem sendo avaliado na LNC. Entretanto, ruxolitinibe não está disponível para pacientes do Sistema Único de Saúde (SUS) devido seu alto custo. Diante disso, a busca por novas alternativas terapêuticas para NMP é essencial. A metformina, utilizada no tratamento de diabetes mellitus tipo 2, tem se mostrado promissora como agente antineoplásico em modelos de NMP. Nosso grupo de pesquisa demonstrou seus benefícios em modelos pré-clínicos: redução da viabilidade celular, inibição da via JAK/STAT e da atividade mitocondrial in vitro em células JAK2V617F, e redução de esplenomegalia in vivo em modelos murinos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos celulares, moleculares e clínicos da metformina em modelos de NMP com ativação em JAK/STAT. Os efeitos da metformina foram avaliados em três modelos biológicos: modelos pré-clínicos in vitro e in vivo de LNC CSF3RT618I; modelos pré-clínicos in vitro em células primárias de pacientes com NMP; e estudo clínico com pacientes com mielofibrose tratados com metformina por 6 meses (METFORMF). Nos modelos pré-clínicos de LNC CSF3RT618I, observou-se redução na viabilidade celular e aumento de apoptose de forma dose-dependente, mediada pela regulação negativa das vias de sinalização STAT3 e MAPK por ativação da AMPK. In vivo, o tratamento com metformina reduziu a carga tumoral em camundongos transplantados com células Ba/F3 CSF3RT618I após 9 dias, com perda de resposta nos dias posteriores. Em células primárias de um paciente com LNC CSF3RT618I, a metformina aumentou a apoptose e reduziu a formação de colônias hematopoéticas ex vivo. A análise proteômica revelou inibição de processos metabólicos. Em células primárias de pacientes com NMP, a combinação de metformina com ruxolitinibe induziu apoptose e diminuiu o potencial de membrana mitocondrial nas células CD34+ de pacientes com mielofibrose. A análise do metabolismo celular indicou que células CD34+ dependem mais da fosforilação oxidativa para geração de energia, processo biológico que foi inibido pela metformina. Foi observada uma diminuição da resposta à combinação em células CD34+ CD36+ (transportador de ácidos graxos), indicando uma possível população de células resistentes ao tratamento. No estudo clínico METFORMF, oito pacientes com mielofibrose foram tratados com metformina por 6 meses. Um paciente atingiu o desfecho primário, com redução do volume do baço ≥ 35%, e apresentou desfechos secundários de melhora da fibrose de grau 3 para grau 1 e melhora nos parâmetros hematológicos. A metformina oral reduziu a formação de colônias hematopoéticas em quatro dos cinco pacientes avaliados. Esses resultados, em conjunto, reforçam o potencial antineoplásico da metformina e indicam o reposicionamento da metformina no tratamento da LNC e mielofibrose como uma opção terapêutica viável.Myeloproliferative neoplasms (MPN) are clonal diseases derived from hematopoietic stem cells that cause an uncontrolled increase in the production of blood cells of the myeloid lineage. Chronic neutrophilic leukemia (CNL) is an MPN characterized by the CSF3RT618I mutation, which activates the JAK/STAT pathway. Classical MPNs, such as primary myelofibrosis (PMF), activate the JAK/STAT pathway due to mutations in JAK2, CALR, and MPL, with the JAK2V617F mutation being the most frequent. Ruxolitinib, a JAK1/2 inhibitor, has proven efficacy for myelofibrosis, and its antineoplastic effect has been evaluated for CNL. However, ruxolitinib is not available to patients in the Brazilian public health system (SUS) due to its high cost. In this context, the search for new therapeutic alternatives for MPNs is essential. Metformin, widely used in the treatment of type 2 diabetes mellitus, has shown promise as an antineoplastic agent in MPN models. Our research group has demonstrated its benefits in preclinical models, including reduced cell viability, inhibition of the JAK/STAT pathway and mitochondrial activity in vitro in JAK2V617F cells, and reduced splenomegaly in vivo in murine models. The aim of this study was to evaluate the cellular, molecular, and clinical effects of metformin in MPN models with JAK/STAT pathway activation. The effects of metformin were assessed in three biological models: in vitro and in vivo preclinical models of CNL CSF3RT618I; in vitro preclinical models using primary cells from MPN patients; and a clinical study with myelofibrosis patients treated with metformin for six months (METFORMF). In preclinical CNL CSF3RT618I models, metformin treatment resulted in dose-dependent reductions in cell viability and increased apoptosis, mediated by downregulation of STAT3 and MAPK signaling pathways through AMPK activation. In vivo, metformin treatment reduced tumor burden in mice transplanted with Ba/F3 CSF3RT618I cells after 9 days, though this response was lost in subsequent days. In primary cells from a patient with CNL CSF3RT618I, metformin increased apoptosis and reduced hematopoietic colony formation ex vivo. Proteomic analysis revealed inhibition of metabolic processes. In primary cells from MPN patients, the combination of metformin with ruxolitinib induced apoptosis and decreased mitochondrial membrane potential in CD34+ cells from myelofibrosis patients. Cellular metabolism analysis indicated that CD34+ cells rely more heavily on oxidative phosphorylation for energy generation, a biological process inhibited by metformin. A reduced response to the combination treatment was observed in CD34+ CD36+ cells (fatty acid transporter), suggesting a possible resistant cell population. In the METFORMF clinical study, eight myelofibrosis patients were treated with metformin for six months. One patient achieved the primary endpoint with ≥ 35% spleen volume reduction and demonstrated secondary endpoints, including improvement in fibrosis grade (from grade 3 to grade 1) and hematological parameters. Oral metformin reduced hematopoietic colony formation in four of five patients evaluated. Collectively, these results reinforce the antineoplastic potential of metformin and highlight its repositioning as a viable therapeutic option for CNL and myelofibrosis.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPTraina, FabíolaFonseca, Natasha Peixoto2025-02-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17154/tde-26052025-105114/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-07-23T19:46:02Zoai:teses.usp.br:tde-26052025-105114Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-07-23T19:46:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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