CD34, RAB20, DLK1, PU.1 and GFI1 mRNA expression in myelodysplastic syndrome

Abstract

PURPOSE: Myelodysplastic syndromes (MDS) are characterized by ineffective hematopoiesis that manifest as peripheral blood cytopenia and hypercellular bone marrow (BM). In cases of MDS with hypocellular BM, it is often difficult to distinguish MDS from aplastic anemia (AA). Furthermore, the diagnosis of MDS with low blast counts and normal karyotype may be problematic. These issues highlight the need for a reliable marker for the firm diagnosis of MDS. This study was conducted to determine if changes of mRNA expression in any of five selected candidate genes would be useful markers for differentiation of hypoplastic MDS from AA, and MDS with low blast counts and normal karyotype from benign disease, as well as to investigate whether mRNA expressions differ between MDS risk subgroups. METHODS: Thirty-four patients diagnosed with MDS, 28 patients with AA and 17 patients with benign hematologic diseases in Ewha Womans University medical center between January 2001 and August 2006 were included. Patients that had MDS with low blast counts and normal karyotype were categorized as group I, and those with MDS with refractory anemia with excess blasts or abnormal karyotype were categorized as group II. MDS patients with less than 30% BM cellularity were categorized as hypoplastic MDS. MDS patients were also divided into low-risk (including low and intermediate-1 risk) and high-risk (including intermediate-2 and high risk) based on the International Prognostic Scoring System criteria. The CD34, RAB20, DLK1, PU.1 and GFI1 mRNA levels were measured by real time RT-PCR using pre-designed Assays-on-Demand TaqMan probes and primer pairs (Applied Biosystems, Foster, CA, USA), using Applied Biosystems Prism 7900 Sequence Detection. The mRNA levels were then determined using the relative quantification method. RESULTS: The CD34 and DLK1 mRNA expressions in MDS patients were higher than those found in AA patients (P<0.05). Hypoplastic MDS patients showed higher CD34 and DLK1 expressions than those of AA patients (P<0.05). RAB20, PU.1 and GFI1 mRNA expression levels were not significantly different between AA and hypoplastic MDS patients. PU.1 and GFI1 mRNA expressions were significantly lower in MDS patients with low blast counts and normal karyotype than those with benign disease (P<0.05). High-risk MDS patients showed higher CD34 and DLK1 expressions than those of low-risk MDS patients (P<0.05). RAB20, PU.1 and GFI1 mRNA expression levels were not significantly different between high and low-risk MDS patients. CONCLUSION: This study suggests that measurement of CD34, DLK1, PU.1 and GFI1 mRNA expressions could be useful as a diagnostic and prognostic marker for MDS.;목적 : 골수형성이상증후군은 말초혈액의 혈구감소와 골수의 세포충실도 증가 및 무효조혈(ineffective hemopoiesis)를 특징으로 하는 질환이다. 세포충실도 감소를 보이는 골수형성이상증후군은 재생 불량빈혈과 구분이 어렵고, 모세포의 증가가 없고 염색체 이상이 없는 골수형성이상증후군은 다른 양성 혈액 질환과 구분이 어렵다. 본 연구는5개의 유전자를 선택하여 이 유전자의 mRNA 발현량 변화가 세포충실도가 낮은 골수형성이상증후군과 재생불량빈혈을 구분하고 모세포 증가가 없는 골수형성이상 증후군과 양성 질환을 구분할 수 있는지 평가하고자 하였다. 또한, 이 발현량 변화가 골수형성 이상증후군의 예후 관련 군들 사이에 차이를 보이는지 확인하고자 하였다. 방법 : 연구대상은 이화의료원에서 2001년 1월부터 2006년 8월 사이 골수형성이상증후군으로 진단 받은 환자 34명, 재생불량 빈혈로 진단받은 환자 28명과 양성 질환으로 골수 검사를 시행한 17명이었다. 모세포의 증가가 없고 염색체 이상이 없는 골수형성이상증후군과 염색체 이상이 있거나 모세포증가불응성 빈혈인 골수형성이상 증후군으로 구분하였다. 30% 미만의 골수 세포충실도를 보이는 경우 세포충실도가 낮은 골수형성이상 증후군으로 구분하였다. IPSS 에 따라 저위험군과 고위험군으로 다시 구분하였다. 연구검체는 연구대상으로부터 얻은 진단당시 골수검체 이었다. CD34, RAB20, DLK1, PU.1, GFI1 mRNA는 pre-designed Assays-on-Demand TaqMan probes and primer pairs (Applied Biosystems, Foster, CA, USA) 를 이용하여 Applied Biosystems Prism 7900 Sequence Detection System (Applied Biosystems, Foster city, CA, USA)으로 정량하였다. 발현도는 상대적 정량법(relative quantification method)을 이용하여 계산하였다. 결과 : 골수형성이상증후군은 재생불량빈혈에 비해 CD34 mRNA 발현량이 높았고, DLK1 mRNA발현율이 높았다(P<0.05). 세포충실도가 낮은 골수형성이상증후군은 재생불량빈혈에 비해 CD34 mRNA 발현량이 높았고, DLK1 mRNA발현율이 높았다(P<0.05). RAB20, PU.1 과 GFI1 mRNA 발현율은 세포충실도가 낮은 골수형성이상증후군과 재생불량빈혈 사이에 차이가 없었다. 모세포의 증가가 없고 염색체 이상이 없는 골수 형성이상증후군은 양성질환에 비해 PU.1과 GFI1 mRNA 발현량이 의미 있게 낮았다(P<0.05). CD34 mRNA 의 발현량과 DLK1 mRNA 발현율은 고위험군에서 저위험군의 골수형성 이상증후군에 비해 높았다(P<0.05). RAB20, PU.1 과 GFI1 mRNA 발현율은 고위험군의 골수형성이상증후군과 저위험군의 골수형성이상증후군 사이에 차이가 없었다. 결론 : CD34, DLK1, PU.1, GFI1 mRNA 발현 측정은 골수형성 이상증후군의 진단과 예후 예측에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각한다.