AC133 항원 양성 급성 백혈병의 생물학적 특성

Abstract

[한글]AC133 항원은 미성숙한 단계의 조혈모세포에서 특이적으로 표현되는 세포표면 항원이며, 정상 조혈모세포 뿐만 아니라 CD34 양성 급성 백혈병 세포 및 일부 CD34 음성 백혈병세포에서도 표현되는 것으로 알려져 있다. 그러나 아직까지 AC133 항원 양성 급성 백혈병세포의 임상적, 면역학적 및 생물학적 특성에 대한 연구는 거의 없는 상태이므로 저자는 급성 백혈병에서 AC133 항원표현의 임상적 의미 및 세포생물학적 특성을 알아보고자 하였다. 대상환자는 세브란스병원에서 급성 백혈병으로 진단 받은 환자 36예 (급성 골수성 백혈병 21예, 급성 림프구성 백혈병 15예)이었으며, 급성 백혈병 진단시의 골수 백혈병세포를 대상으로 유세포분석과 Western blot 분석을 시행하였다. AC133 항원 양성 백혈병은 이들 환자의 진단시 골수의 단핵세포 중 CD45와 side scatter를 이용하여 유세포분석으로 측정한 백혈병 세포 중에서 AC133 항원의 발현이 20%이상 표현되는 경우로 정의하였다. AC133 항원은 33.3% (12예/36예)에서 양성이었고, 급성 골수성 백혈병에서는 52.4% (11예/21예)에서, 급성 림프구성 백혈병에서는 6.7% (1예/15예)에서 AC133 항원 양성이었다. 급성 골수성 백혈병 환자에서 AC133 항원 유무에 따른 관해유도율 등 임상적인 차이는 없었으며, 총 생존기간이나 생존율도 차이가 없었다. 면역표현형 검사 (CD34, HLA-DR, CD38 항원)에서는 CD34 항원만 통계적으로 유의하게 AC133 항원 양성 급성 골수성 백혈병 환자에서 더 높게 표현이 되었다 (P=0.045). 세포고사와 관련된 단백인 Fas, Fas ligand, Bcl-2, caspase-3의 표현을 측정하였으며, 급성 골수성 백혈병 세포들 중에서 AC133 항원 표현 정도가 높을수록 Fas의 표현정도가 통계적으로 높았다 (P=0.048). 세포고사를 유발하는 화학물질 (cytosine arabinoside[Ara-C], doxorubicin, tumor necrosis factor[TNF]-α)을 사용하여 세포고사의 정도를 분석하였다. AC133 항원 양성 급성 골수성 백혈병에서 세포고사의 정도가 낮은 경향을 보였으나 Ara-C를 사용한 경우에만 통계적으로 유의하게 나왔으며 (P=0.049), 이러한 결과는 분리되지 않은 형태의 caspase-3 단백의 표현이 AC133 항원 양성 급성 골수성 백혈병세포에서 높은 경향을 보이면서 Ara-C에 의한 caspase-3의 활성화에 저항을 보였기 때문으로 생각할 수 있을 것이다. 그리고, CD34 항원 양성 급성 골수성 백혈병에서는 AC133 항원 양성 급성 골수성 백혈병과는 다르게 doxorubicin이나 TNF-α에 의한 세포고사 정도가 낮았다. 결론적으로 본 연구에서 AC133 항원의 세포고사를 포함하는 생물학적 특성이 다른 미성숙 세포 표면 항원과 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, AC133 항원 양성 백혈병의 이러한 생물학적 특성의 기전을 규명하고, CD34 항원과는 구별되는 임상적인 예후인자로 AC133 항원을 사용하기 위해서는 더 많은 환자를 대상으로 하는 임상연구가 진행되어야 할 것으로 생각한다.

[영문]AC133 antigen is a cell surface antigen which is selectively expressed on hematopoietic stem and progenitor cells. It has been reported that AC133 antigen is expressed on the subsets of CD34+ acute leukemias, and occasionally on CD34- acute leukemias. We investigated the clinical and biological characteristics of AC133 antigen-positive acute leukemias. Thirty-six adult acute leukemia patients were analyzed using a cut-off criterion of 20% or more gated leukemic blasts expressing the AC133 antigen for AC133+ leukemias. The biological characteristics focused on apoptosis were examined using multicolor flow cytometry and Western blot analysis.

Result :

1. AC133 antigen expression was found in 12 cases (33.3%). Eleven of 21 (52.4%) acute myelogenous leukemia (AML) patients and 1 of 15 (6.7%) acute lymphoblastic leukemia patients were positive for AC133 antigen, and the difference was significant. None of the clinical prognostic markers were significantly different between AC133+ and AC133- AML patients.

2. Median disease free survival time and overall survival time of AC133+ and AC133- AML patients were not significantly different.

3. The expression rates of CD34 were significantly higher in AC133+ AML patients compared to those of AC133- AML (P=0.045).

4. Among the apoptosis-related proteins, the Fas expression on the leukemic blasts was higher in the AC133+ AML (P=0.048), but Fas ligand, Bcl-2, caspase-3 expression rates were not significantly different between AC133+ and AC133- AML.

5. The apoptosis rates were significantly lower in the Ara-C treated AC133+ AML (P=0.049), but the apoptosis rates to other apoptosis-inducing agents (doxorubicin, TNF-α) were not different between AC133+ and AC133- AML cells. We thought that there were some associations between a trend toward higher caspase-3 expression rates and lower Ara-C induced apoptosis rates in the AC133+ AML.

Our results demonstrate that the AC133 antigen had no clinical significance, but the AC133 antigen might provide different biological characteristics including apoptosis from other immature cell surface markers. However, to verify the prognostic usefulness of AC133 antigen and the basis of the biological characteristics of AC133 antigen-positive acute leukemias, further study with more cases is needed.