급성 전골수구성 백혈병에서 All-transretinoic acid 치료효과 및 t(15;17)검출을 위한 형광 동소 보합결합법(fluorescence in situ hybridization)의 임상적 유용성

Abstract

조혈모세포(hematopoietic cell)에서 혈액세포들이 생성되는 정상 조혈과정은 각 단계에서 해당세포의 숫적 증가와 관련된 증식(proliferation)과 보다 성숙한 다음 단계의 세포로 진행하는 분화(differentiation)의 균형으로 유지된다. 본 과정에서 분화는 정지되고 증식만이 비정상적으로 진행이 된다면 혈액종양이 발생할 수 있으며, 이는 분화정지 가설로 설명이 되고 있다. 분화 및 증식의 균형이 파괴되는 원인은 아직 확실하지는 않지만 성장인자의 억제받지 않는 자가 분비적 생산 및 과도적 자극과 세포 성장의 조절 기능을 초래하는 유전자 이상이 중요한 역할을 한다. 급성 전골숙성 백혈병은 분화정지로 대표되는 급성 골수구성 백혈병이다. t(15;17)의 유전학적 결함으로 인한 PML/RARα의 형성은 가장 중요한 병인으로 생각되어지며 이로 인하여 원래 핵 내에 있어야 할 RARα가 원형질에 있음으로써 정상적인 분화가 억제되고 증식이 비정상적으로 증가하게 되는 것이다. 현재까지의 급성 골수성 백혈병을 비롯한 혈액 종양의 치료 원칙은 복합 화학요법이었으나 본 요법은 정상세포도 타격을 입게되어 이에 최근에는 세포 독성을 지닌 항암요법 치료가 아니라 백혈병 세포를 정상 세포로 분화를 유도하여 백혈병을 치료하려는 시도가 진행되었다. 이 중 all-trans retinoic acid(ATRA)는 전술한 급성 번 골수성 백혈병의 병인인 t(15;17)로 생긴 PML/RARα 이상에 작용하여 정상적인 분화를 유도하는 가장 대표적인 분화유도 약제이다. All-trans retinoic acid의 투여를 결정하기 위하여 t(15;17)을 발견하기 위해서 사용되는 방법은 염색체 분석법(chromosomal analysis), 중합효소 연쇄 반응법(polymerase chain reaction), 형광 동소 보합결합법(Fluorescence in situ hybridization, FISH)이 있으며 특히 최근에 개발된 FISH는 비교적 간단하고 노력이 적게 들면서도 세밀한 염색체 이상도 발견할 수 있다. 본 연구에서는 후향적으로 이화의대 의료원등의 급성 전골수구성 백혈병 환자 40명을 대상으로 all-trans retinoic acid의 치료효과를 항암요법과 비교하면서 t(15;17)을 검출하는 방법으로 형광 동소 보합결합법(FISH)의 유용성을 알아보고자 하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. ATRA 치료군과 항암요법군간의 연령 분포는 각각 19세부터 54세까지, 21세부터 60세까지이고, 남녀 성별비는 1:1.6, 1:1.4였다. 입원당시의 주소는 두 군 모두에서 전신쇠약감이 8례(21%), 9례(26%)로 가장 많았고 내원당 시의 백혈수구, 말초 혈액 아세포 %, 곳수 아세포 %, LDH, F에, D-dimer, Fibrinogen는 모두 유의한 차이가 없었다. 2. 화학 치료군은 19명이었고 사용된 관해유도 항암요법은 모두 Idarubicin, Ara-C였다. 이중 치료와 관련된 사망률은 42%(8/19), 완전 관해율은 55%(10/19)였다. ATRA 치료군은 모두 21명이었고 치료와 관련한 사망률은 10%(2/21), 완전 관해는 76%(16/21)였다. 3. All-trans RA group중의 3명은 retinoic acid syndrome이 발생하여, 백혈구 분반술, 항암화학요법, dexamethasone등의 치료가 필요하였으며 이중 1명은 사망하였다. 4. 총 40명의 환자에서 염색체 분석법을 시행하여 34명의 환자에서 t(15;17)이 관찰되었고, 이중 7명의 환자에서는 다른 염색체 이상 소견을 동반하였다. 5. 10명의 환자에서 역전사 중합효소 연쇄반응법을 시행하여 9명에서 PML-RARα이 검출되었고 이중 염색체 분석법에서 t(15;17)이 관찰되지 않은 경우는 3례였다. 6. 염색체 분석상 t(15;17)이 검출되지 않고 ider(17q)를 보였던 2명의 환자에서 형광 동소 보합결합법을 시행하였다. Inter-Alu-PCR을 사용한 interspecies hybrid로 만든 human-specific FISH probe를 이용한 결과에서 metaphase와 interphase FISH 모두에서 t(15;17)양성인 혼합신호를 관찰할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 급성 전골수구성 백혈병의 치료에 all-transretinoic acid가 t(15;17)로 형성된 PML/RARα융합에 작용해 분화를 유도하여 기존의 항암요법과는 달리 세포독성 없이 관해유도요법에 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 하지만 ATRA의 투여로 인한 retinoic acid syndrome으로 인한 사망과 일차 관해후의 재발시는 관해율이 떨어져 완치는 이루지 못한다는 것이 문제점이다. All-transretinoic acid투여를 결정하기 위한 t(15;17)의 검출을 위해 염색체 분석법, 역전사 중합효소 연쇄반응법, 형광 동소 보합결합법(Fluorescence in situ hybridization, FISH)을 이용하였으며 특히 형광 동소 보합결합법(Fluorescence in situ hybridization, FISH)은 고식적인 염색체 분석법으로 확인되지 않고 숨겨졌던 t(15;17)을 확인할 수 있었다. 앞으로 급성 전골수구성 백혈병에서 현재 분화 유도체로 대표적으로 사용되고 있는 all-transretinoic acid가 관해유도에 화학요법보다 유용하지만 retinoic acid syndrome의 치료와 관해후 완치를 위한 여러 다양한 병합요법 및 공고요법이 요구되며, t(15;17) PML/RARα융합의 염색체이상을 밝히기 위한 형광 동소 보합결합법의 많은 전향적 연구가 필요하리라 생각된다. ; Normal hematopoietic process is maintained by proliferation and differentiation. If differentiation is stopped and proliferation is abnormaly progress, hematologic malignancy is developed. Its etiology is unregulated autosecretory production and overstimulation by growth factor and uncontrolled cell growth by genetic abonormality. Acute promyelocytic leukemia is representive of differentiation failure. t(15;17) is considered of important pathogenesis because of PML/RARα formation. PML/RARα is substitution of RARα on 17 chromosone for promyelocytic leukemia(PML) on 15 chromosome. The treatment of acute promyelocytic leukemia is a all-transretinoic acid and conventional chemotherapy. All-transretinoic acid is major differentiation agents. For treatment of all-transretinoic acid, detection of t(15;17) is necessary. Chromosome study, polymerase chain reaction(PCR) and fluorescence in situ hybridization(FISH) is used to detect t(15;17). Recently, availability of fluorescence in situ hybridization(FISH) is conformed by detection of more subtle other Chromosomal abnormality. Thus, we reviewed our experiences to evaluate the treatment outcomes of all-transretinoic acid and clinical usefulness of FISH to detect t(15;17). A retrospective clinical study was done to 40 paitents with acute promeylocytic leukemia who admitted to EWHA hospital et al from March 1988 to August 1998. We have analyzed the effect of all-trans retinoic acid and induction chemotherapy and to detect t(15;17), chromosmal analysis, polymerase chain reaction, fluorescence in situ hybridization(FISH) was used. The results were as follows : 1. Tweny-one patients were allocated to the all-trans RA group and nineteen to chemotherapy group. The age of ATRA group and chemotherapy group was range from 19 to 54 years and from 21 to 60 years. The male to female ratio was 1:1.6 and 1:1.4 respectively. Most common chief complain was general weakness in both two groups. No significant difference was in WBC, PB blasts %, BM blast %, LDH, FDP, D-dimer, Fibrinogen at initial characteristics in two group. 2. In the all-trans RA group, sixteen patients(79%) achieved complete remission and two patients(10%) had death, compared with 10(55%) and 8(42%) respectively. The difference in CR rate and mortality between the two groups was significant(p = 0.04, p = 0.008). 3. Three patients with all-trans RA group had retinoic acid syndrome, so they required additional treatment, inclluding dexamethasone, leukapheresis and combined chemotherapy. One patient of all three patients who had retinoic acid syndrome patients died. 4. Chromosomal analysis was done to fourty patient. t(15;17) was detected to thirty-four patients. Other seven patients had additinal Chromosomal abnormality. 5. Reverse polymerase chain reaction was done to ten patients. PML-RARα was detected to nine patients. 6. We studied two color FISH whole Chromosome painting made by interspecies hybrid used inter-Alu PCR who had only ider(17q) at G-banding techniques. Two color FISH showed masked t(15;17) at metasphse and interphase FISH who had ider(17q) on G-banding technique. These results suggest that the use of all-trans retinoic acid induces a higher CR rate and lower mortality than chemotherapy in patients with APL. But retinoic acid syndrome and relapse after first complete remission was unresolved. For detection of t(15;17), fluorescence in situ hybridization(FISH) is more subtle and precious diagnostic tool in Chromosomal abnormality of acute promyelocytic leukemia, so further study is warranted.