동종조혈모세포 및 배양확장된 간엽모세포 동시이식의 가능성 = Transplantability of Allogeneic Hematopoietic Stem Cells and Cultured Mesenchymal Stem Cells

국문 초록 (Abstract)

배경: 사람의 골수내에 두가지 종류의 모세포가 밝혀져 있고 혈액질환에서 간엽모세포 (mesenchymal stem cell)의 역할에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이런 간엽모세포들은 조혈기능에 관여하는 싸이토카인을 분비하고, 이식시 조혈모세포들의 생착 및 기능적 분화에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 세포의 형태적 변화나 기능의 소실없이 실험실에서 분리하고 배양확장 시킬 수 있는 기술들의 발달로 최근에는 이를 치료에 이용하는 연구들이 확대되고 있다. 현재까지 많은 연구에 있어 조혈모세포의 경우는 이식 후 공여자의 형태로 전환되지만 간엽모세포의 경우에 있어서는 지속적으로 환자의 형태로 남아있음을 보고하고 있다. 본 저자들은 다양한 혈액질환의 치료에 있어 현재까지 사용되고 있는 일반적인 동종조혈모세포 이식술 뿐만 아니라 조혈모세포와 간엽모세포를 동시에 이식하여 이식 후 생착에 도움을 주고 키메리즘에 변화가 있는지를 알아보고자 12명의 환자를 대상으로 연구를 진행하였다.
방법: 12명의 환자에서 9명은 혈연공여자로 부터 동종 조혈모세포이식술을 시행받았고 3명에 있어서는 조혈모세포와 간엽모세포를 동시에 이식하였다. 이식 전 환자 및 공여자의 말초혈액 또는 골수세포로 부터 얻어진 백혈구를 이용하여 키메리즘을 확인하였고 이식 후 3주부터 10개월이 지난 후 공여자의 형태로 전환되었는지를 확인하기 위해 환자의 골수를 채취하여 간엽모세포를 배양하였고 성일치 이식시에는 DNA microsatellite 다형성검사를 성불일치 이식시에는 Y-염샘체를 이용하여 키메리즘의 변화를 확인하였다.
결과: 동종 조혈모세포이식을 받은 환자 9명에 있어서는 이식 후 9일부터 19일까지에 걸쳐 생착 (평균 13.11일)이 되었고 이식 후 3주째부터 10개월째에 걸쳐 시행한 키메리즘 검사상 모든 환자에서 골수는 공여자의 형태로 전환됨이 확인되었으나 배양된 간엽모세포는 지속적으로 환자의 형태로 남아있었다. 동종 조혈모세포와 배양확장된 간엽모세포의 동시이식이 시행된 3명의 환자에서는 평균 10일째 생착이 되었고 이식 후 3주와 4주째 시행한 키메리즘검사에서 골수내 조혈모세포는 모두 공여자의 형태로 바뀌었지만 간엽모세포는 지속적으로 환자의 형태로 확인되었다.
결론: 현재의 이식방법으로는 동종 간엽모세포의 이식이 어렵고 동시이식의 효과도 불명확하므로 향후 기질세포의 생착을 위한 주입양과 주입방법, 환자자신의 골수내 환경을 마련하기 위한 전처치의 방법 등에 대한 연구가 지속되어야 할 것이며 또한 이를 조기에 발견할 수 있는 실험적도구의 개발에 노력해야 할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Human bone marrow contains two kinds of stem cells, hematopoietic stem cells (HSCs) which can differentiate into mature blood cells and multipotential mesenchymal stem cells (MSCs) which are capable of differentiating into a number of mesenchymal cell lineages. We developed an efficient method of isolation and ex vivo expansion of a homogenous population of MSCs from human bone marrow. These MSCs are shown to secrete hematopoietic cytokines and support hematopoietic progenitors ex vivo. Therefore, enrichment of donor MSC in the graft may be useful in the treatment of many hematologic disorders.
Methods: To determine if donor derived MSCs can be engrafted in the recipients with hematologic disorders by allogeneic HSC transplantation (CD34+:2.0-16.0×10^(6)/kg) or cotransplantation of both HSC (CD34+:1.98-12.53×10^(6)/kg) and enriched MSC (1.44-13.79×10^(5)/kg) of donor origin, we investigated MSCs after conventional allogeneic HSC transplantation in 9 patients and in 3 patients with cotransplantation of both enriched MSC and HSC at 1 to 10 months after transplantation. Marrow derived MSCs before and after transplantation were genotyped either by polymerase chain reaction using Y chromosome in gender-mismatched or by microsatellite DNA polymorphism in gender-matched transplantation.
Results: We found that MSCs isolated from recipients after allogeneic HSC transplantation or cotransplantation remained as the recipient types in all patients, not of donor genotype, despite successful engraftment by donor type hematopoietic cell.
Conclusions: These findings indicate that with current allogeneic HSC transplantation or cotransplantation procedures, the stromal compartment of hematopoiesis is not transplantable in humans. Therefore, the reasons for difficulty of engraftment with donor MSCs needs to be further elucidated.