골수이형성증후군 (MDS-RAEB)에서 복합적 핵형(composite karyotype)과 이중미세 염색체(double minute chromosome)

  

 조희순, 김경동, 조현찬*

영남의대 임상병리학교실, 한림의대*


[증례]

환자는 57세 여자 환자로 최근에 시작된 발열과 설사를 주소로 내원하였다. 약 7개월전에도 장티푸스(typhoid fever)로 추정되는 병력으로 입원하여 항생제 치료를 받았으며, 임상증상이 호전되어 퇴원한 후 통원치료중인 환자이다.  당시 헤모글로빈 10.8 g/dL, 백혈구 2,800/uL, 혈소판 188,000/uL였으며, ferritin이 973 ng/mL로 증가되어 만성질환성빈혈(anemia of chronic disorder)을 의심하였다. 이 후 헤모글로빈은 13-15.0 g/dL을 유지하여 별다른 치료를 하지 않았고, 백혈구는 2,500-3,500 /uL로 지속적인 감소를 보였다. 내원 1개월전에 시행한 혈액검사에서도 헤모글로빈 13.6/g/dL, 백혈구 2,800/uL, 혈소판 175,000/uL였다.

입원 당시 시행한 혈액검사에서 혈색소 8.2/g/dL, 백혈구 1,600/uL, 혈소판 70,000/uL으로 범혈구감소증(pancytopenia)을 보여 골수검사를 시행하였다. 골수도말 검사상 아세포가 6%였고, 경도의 적혈구이형성(dyserythropoiesis) 소견도 발견되어 골수이형성증후군(MDS-RAEB)으로 진단하였다. 동시에 시행한 세포유전학적 검사에서도 비정상 분열세포가 다수 발견되어 정밀 분석을 하였다.

[세포유전학적 분석]

분석된 20개의 분열세포중 15개는 정상 핵형을 보였고, 비정상 핵형을 보인 5개의 분열세포는 모두 과배수성(hyperdiploidy)으로 다양한 구조적 결함이 발견되었다. Figure1.은 염색체 이상을 보인 분열세포중 하나를 핵형 분석한 사진인데  일견 염색체 수가 상당히 증가된 과배수성 핵형(hyperdiploidy)이고, 다양한 구조적 염색체 결함을 동반하고 있음을 알 수 있다. 자동핵형분석기에 의해 배열된 염색체를 그냥 보고 지나면 증가된 염색체는 3, 5, 8, 9,18번이고, 한 개의 표지염색체(marker chromosome) 및 이중미세 염색체(double minute chromosome, dmin) 3개를 발견할 수 있다.

Figure 1. Composite karyotype showing complex cytogenetic abnormalities and the presence of double minute chromosomes: 54-58,XX,+3,del(3)(p21)×2,+5,+8,+9, add(11)(q25), add(13)(q34),?del(15)(q21q22),+18,r(?19),?add(20)(q13.3),+mar,3-6dmin

 

 

처음에 핵형 분석을 시도했을 때 나왔던 결과는 54-58,XX,+3,del(3)(p21)×2,+5,+8,+9, add(11)(q25), add(13)(q34),?del(15)(q21q22),+18,r(?19),?add(20)(q13.3),+mar,3-6dmin,inc(cp5)[5]/ 46,XX[15]였다. 이 내용은 염색체 수는 분열세포마다 염색체 수를 달리하면서 54개에서 58개 사이이고, 추가된 염색체는 3, 5, 8, 9,18번 염색체와 한개의 표지염색체(marker chromosome)인데, 3-6개의 이중미세염색체(double minute chromosomes, dmin)도 발견된다는 뜻이다.

또한 구조적 이상으로는 단완의 결실을 보인 3번 염색체가 2개이고, 11, 13, 20번 염색체의 장완 말단(qter)에는 기원이 불분명한 염색질이 추가되어 있다는 의미이다. 15번 염색체의 동원체 근위부에는 완내결실(interstitial deletion)이 의심되고, 환염색체(ring chromosome)가 한개 발견되는데 이는 19번 염색체의 이상으로 추정된다. 결론적으로 복잡한 핵형(cp = composite karyotype)의 분열세포를 5개 분석했는데, 해상도의 한계 때문에 완전한 표기라고 주장할 수는 없다고(inc = incomplete karyotype) 했다.  그리고 분석된 20개의 염색체 중 15개는 정상 염색체였다.

다시 시간을 갖고 염색체 하나하나씩 자세히 살펴보면 2개의 8번 염색체 단완, 9번 염색체 단완도 정상이라고 주장하기가 어렵다. 11번 염색체의 장완이 길어진 것은 장완 말단의 11q24 염색대가 중복(duplication)된 것으로 판단할 수 있고, 13번 염색체 장완의 말단에는 15번 염색체 장완이 이동해온 형태이다. 이 사진상에서 오른쪽 15번 염색체가 짧아져 있는데 동원체 근위부의 완내 결실(interstitial deletion)을 의심할 수 있는 소견이다. 정상 18번 염색체의 삼체성(trisomy)은 확실한데, 추가되었다고 판단한 9번 염색체와 표지염색체로 판단했던 der(18)을 감안하면 18번 염색체는 정상과 비정상을 합하여 5개나 된다.

표지염색체로 표시한 염색체를 자세히 살펴보면 아래 쪽은 3번 염색체의 단완이고, 위쪽은 18번 염색체임을 짐작할 수 있다. 또한 다른 분열세포를 더 검토하지 않더라도 19번 염색체 중 하나는 환염색체라는 점을 쉽게 지적할 수 있다. 이중미세 염색체(dmin)라 판단했던 염색체 중 맨앞쪽 염색체는 13번 염색체와의 전위(translocation)를 고려했을 때 장완의 대부분이 없어진 15번 염색체 일부라고 주장할 수 있겠다. dmin을 핵형 표기할 때 "+(plus)" 부호를 사용하지 않는다.

위와 같은 논리를 근거로 해서 다시 핵형을 표기한다면 Figure 2.와 같다. 그러나 이는 단지 한개의 분열세포 사진을 근거로 한 것이므로 결코 옳다고 주장할 수는 없다. 보다 정확한 핵형은 해상도가 높은 현미경을 통해서 질 좋은 여러 개의 세포분열 중기세포를 분석해야 한다는 점이다.

 

 

    Figure 2. 52,XX,+3,t(3;18)(p14.2;q23)x2,+5,+8,?der(8)(p11),dup(11)(q23q25),

    t(13;15)(q35;q13),+del(15)(q13q15),+18,+18,+18,r(19)(p13.3q13.4),2dmin 

 

[고찰]

이중미세 염색체(dmin)는 고형종양에서 흔히 발견되는데 그 빈도는 16-88%로 다양하게 보고 되었다. 반면 급성백혈병에서는 상대적으로  적지만 노인환자의 3.3-10.6%에서 발견된다. 그러나 골수이형성증후군에서는 극히 드물어 최근까지 증례보고로서의 가치를 가진다. MDS의 세포유전학적 양상에 관한 보고들이 많은데 세포유전학적 이상 빈도는 21-67%이고, 이들 중 0.7%에서 dmin가 나타났음을 보고했다. 증례보고로 발표된 4명을 포함하여 8명에 대한 문헌검토가 있었는데 이들 모두 노인층이었고, 대부분 MDS-RAEB 또는 RAEBt로 진단받았다. 또한 환자들 대부분은 예후가 극히 불량하여 진단 후 5개월내에 사망하였다.

그런데 dmin을 가진 환자들 대부분은 복잡한 염색체 이상을 보였는데 불량한 예후가 dmin 때문인지, 복잡한 염색체 이상 때문인지 판단하기가 쉽지 않다. 왜냐하면 dmin을 가진 MDS 환자가 많지 않고, 염색체 이상이 복잡할수록 급성백혈병으로 진행이 빠르며 예후도 불량하기 때문이다. 그러나 급성백혈병에서 dmin은 불량한 예후와 관계가 있고, dmin은 C-MYC와 같은 암유전자와 dihydrofolate reductase같은 화학요법제 저항성 유전자의 증폭이므로 MDS에서도 불량한 예후와의 관련된다는 추정이 가능하다. 이러한 분자생물학적 지식은 형광동소보합법(fluorescence in situ hybridization, FISH)을 이용하여 증명되었다.

본 증례에서 8번 염색체의 삼체성은 골수계 혈액종양의 특징을 암시하지만, 다른 추가적 염색체나 구조적 이상은 일정한 양상으로 발견되는 염색체 결함은 아니다. 따라서 병인론적 기전이나 생물학적 함의를 설명하기가 쉽지 않다. Keung YK 등이 문헌 고찰한 바에 의하면 dmin이 나타나는 MDS의 모든 증례는 수적 이상뿐만 아니라 복잡한 구조적 이상을 동반하고 있는데 공동적인 염색체 이상을 발견할 수 없었다. 본 증례와 같이 염색체 수가 50개 이상의 과배수성 핵형(hyperdiploidy)을 보인 예는 한명뿐이었고, 8번 염색체의 삼체성을 제외하고는 추가된 염색체나 구조적 이상이 다른 보고증례에서 전혀 없었음도 특이할 만한 내용이었다.

본 증례와 문헌고찰을 통해서 얻어진 결론은 dmin은 MDS에서 불량한 예후를 의미하는 지표이고, 향후 MDS와 급성골수성백혈병의 병인론적 기전을 설명하는데 좋은 세포유전학적 생물학적 도구가 되리라는 점을 암시한다.

 

[참고문헌]

  1. Michalova K, Cermak J, Brezinova J, Zemanova Z. Double minute chromosomes in a patient with myelodysplastic syndrome transforming into acute myeloid leukemia. Cancer Genet Cytogenet. 1999 Feb;109(1):76-8.
  2. Keung YK, Cobos E, Morgan D, Whitehead RP, Tonk V. Double minute chromosomes and myelodysplastic syndrome: a case report and literature review. Cancer Genet Cytogenet. 1997 Sep;97(2):94-6. Review.
  3. Ohyashiki K, Murakami T, Ohyashiki JH, Kawakubo K, Fujimura T, Iwabuchi A, Toyama K. : Double-minute chromosomes appearing in a patient with myelodysplastic syndrome with disease evolution. Cancer Genet Cytogenet. 1995 Feb;79(2):169-72. 

[용어해설]

세포유전학에서 사용되는 의학용어를 한글로 번역해야 할 경우 당황하거나 상당한 혼란을 초래한다. 본 증례에서 사용해야 할 상당 수의 의학용어는 의학용어사전에서도  취급하지 않는 것이어서 나름대로 뜻에 맞게 번역해 보았다.

  • Composite karyotype (cp)  복합적(複合的) 핵형 : 세포배양하여 염색체 동정이 가능한 세포분열 중기세포(metaphase cell)를 얻게 되면 현미경을 통해 관찰하고, 어떤 염색체에서 문제점이 있는가를 찾아내게 된다. 이 때 수적(numerical) 이상과 구조적(structural) 이상을 찾아내는데 복잡한 핵형일 경우 complex, compound, 또는 composite 핵형이라고 하는데 궁극적으로는 같은 의미이다. 사전적 의미로 "composite"는 각종 요소로 된 합성, 복합, 혼성이란 뜻으로 번역할 수 있고, "complex"도 역시 몇 개의 부분으로 이루어진 복합, 혼성, 얽히고 섞인, 복잡하다는 뜻이다.
  • Incomplete karyotype (inc)  불완전(不完全) 핵형 : 염색체의 질적 상태(quality)가 불량하여 제시된 핵형이 불완전함을 의미한다. 이리하여 핵형은 기재된 염색체 이상뿐만 아니라 확인하기 불가능한 구조적 수적 변화도 포함하게 된다. "inc"라는 부호는 핵형의 맨끝에 기록한다. 이러한 부호를 사용하기 위해서는 최선을 다해 염색체 분석을 시도한 다음 예외적인 경우에만 허용해야 한다.
  • Double minute (dmin)  이중미세(二重微細) 염색체 : 세포유전학에서 미세염색체 minute (min)라 함은 단일 염색소체(chromatid)의 폭보다 작은 선단동원체성(先端動原體性) 염색체 절편(acrocentric fragment)이다. 종양세포에서 이중미세 염색체(double minute)가 나타날 경우 dmin이란 약자를 사용한다. 주의해야 할 점은 dmin은 염색체 수에 포함시키지 않고, "+" 부호도 붙이지 않는다는 점이다. 세포당 dmin 수는 부호 앞에 절대수, 대략적인 평균치 또는 범위를 기재한다. 많은 외국 문헌에서 dmin을 "double minute chromosme"으로 풀어 쓰고 있는데 세포유전학에서는 "double minute" 용어 자체가 염색체를 뜻하기 때문에 굳이 chromosome이란 단어를 첨가할 필요는 없다.
  • Marker chromosome (mar)  표지(標識) 염색체 : 염색체가 구조적 이상을 가지면서, 염색체의 어떤 부분도 특정 염색체의 일부분으로 동정할 수 없을 경우 표지염색체라고 한다. 따라서 세포유전학에서는 종양표지자(tumor marker)나 간염표지자(hepatitis marker) 등에서 사용하는 용어와 전혀 다른 의미이다.
  • Derivative chromosome (der) 유도(誘導) 염색체 : 구조적 이상을 가진 비정상 염색체에서 일정 부위를 인식할 수 있는 염색질로 구성되어 있을 경우이다. 예를 들면 만성골수성백혈병에서 발견되는 Philadelphia 염색체는 9번과 22번 염색체 장완 말단의 상호 균형 전좌(reciprocal balanced translocation)에 의해서 만들어진 22번 염색체인데, 이 유도염색체는 der(22)t(9;22)(q34;q11.2)로 표기한다.

[외국문헌 오류]

세포유전학 명명법에 관한 역사적 배경은 1960년 Denver Conference로 거슬러 올라가지만, 가장 최근에 이루어진 사안은 세포유전학 명명법에 관한 다국적 실무위원회(International Standing Committee on Human Cytogenetic Nomenclature)에서 세포유전학 명명법에 관한 국제규약을 재정비한 1995년으로 거슬러 올라간다. 여기서 논의된 세포유전학 명명법 체계(ISCN 1995)는 모든 세포유전학 관련문헌에서 인용되고 있으며 표준으로 자리잡았다.

그러나 전문서적뿐만 아니라 논문에서도 오류가 자주 발견된다. 이러한 문헌들을 접하면서 발견되는 오류를 계속 지적하고 필자의 의견도 부언하겠다.

  • Keung YK(1997)의 논문에서는 dmin 앞에 "+" 부호를 기재하는 오류가 있었음. 위에서 언급한 바와 같이 ISCN(1995)에서는 dmin를 염색체 수에 포함시키지 않고, 앞서 "+" 부호도 쓰지말 것을 권고하고 있음.

   

  [2002년 1월 5일]