ABSTRACT Age-associated clonal hematopoiesis (CH) occurs due to somatic mutations accrued in hematopoietic stem cells (HSCs) that confer a selective advantage in the context of aging. The mechanisms by which CH-mutant HSCs gain this advantage with aging are not comprehensively understood. Using unbiased transcriptomic approaches, we identify Oncostatin M (OSM) signaling as a candidate contributor to aging-driven Dnmt3a -mutant CH. We find that Dnmt3a -mutant HSCs from young mice do not functionally respond to acute OSM stimulation with respect to proliferation, apoptosis, hematopoietic engraftment, or myeloid differentiation. However, young Dnmt3a -mutant HSCs transcriptionally upregulate an inflammatory cytokine network in response to acute OSM stimulation including genes encoding IL-6, IL-1β and TNFα. In addition, OSM-stimulated Dnmt3a -mutant HSCs upregulate the anti-inflammatory genes Socs3, Atf3 and Nr4a1 , creating a negative feedback loop limiting sustained activation of the inflammatory network. In the context of an aged bone marrow (BM) microenvironment with chronically elevated levels of OSM, Dnmt3a -mutant HSCs upregulate pro-inflammatory genes but do not upregulate Socs3, Atf3 and Nr4a1 . Together, our work suggests that chronic inflammation with aging exhausts the regulatory mechanisms in young CH-mutant HSCs that resolve inflammatory states, and that OSM is a master regulator of an inflammatory network that contributes to age-associated CH.

Abstract The MLL-AF9 fusion protein occurring as a result of t(9;11) translocation gives rise to pediatric and adult acute leukemias of distinct lineages, including acute lymphoblastic leukemia (ALL), acute myeloid leukemia (AML), and mixed phenotype acute leukemia (MPAL). The mechanisms underlying how this same fusion protein results in diverse leukemia phenotypes among different individuals is not well understood. Given emerging evidence from genome-wide association studies (GWAS) that genetic risk factors contribute to MLL -rearranged leukemogenesis, here we tested the impact of genetic background on survival and phenotype of a well-characterized Mll - AF9 knockin mouse model. We crossed this model to five distinct inbred strains (129, A/J, C57BL/6, NOD, CAST), and tested their F1 hybrid progeny for dominant genetic effects on Mll-AF9 phenotypes. We discovered that genetic background altered peripheral blood composition, with Mll-AF9 CAST F1 demonstrating significantly increased B lymphocyte frequency while the remainder of the strains exhibited myeloid-biased hematopoiesis, similar to the parental line. Genetic background also impacted overall survival, with Mll-AF9 A/J F1 and Mll-AF9 129 F1 having significantly shorter survival, and Mll-AF9 CAST F1 having longer survival, compared to the parental line. Furthermore, we observed a range of hematologic malignancies, with Mll-AF9 A/J F1, Mll-AF9 129 F1 and Mll-AF9 B6 F1 developing exclusively myeloid cell malignancies (myeloproliferative disorder (MPD) and AML) whereas a subset of Mll-AF9 NOD F1 developed MPAL and Mll-AF9 CAST F1 developed ALL. This study provides a novel in vivo experimental model to evaluate the underlying mechanisms by which MLL-AF9 results in diverse leukemia phenotypes and provides definitive experimental evidence that genetic risk factors contribute to survival and phenotype of MLL -rearranged leukemogenesis.