접수일:2011년 3월 31일, 수정일:2011년 4월 15일, 승인일:2011년 4월 15일
책임저자:김 형 회 602-307 부산시 서구 구덕로 179 부산대학교 의학전문대학원 진단검사의학교실
말초혈액 줄기세포 채집술의 최적화를 위한 말초혈액 CD34+ 세포 기준치
이현지ㆍ신경화ㆍ송두열ㆍ김신영ㆍ김형회ㆍ이은엽ㆍ손한철
부산대학교 의학전문대학원 진단검사의학교실
= Abstract =
Cutoff Value of PB CD34+ Cells for Optimization of PBSC Collection
Hyun Ji Lee, Kyung Hwa Shin, Dual Song, Shine Young Kim, Hyung Hoi Kim, Eun Yup Lee, Han Chul Son
Department of Laboratory Medicine, Pusan National University School of Medicine, Busan, Korea
Background: Peripheral hematopoietic stem cell mobilization is increasing due to its advantages. For successful engraftment, obtaining sufficient stem cells is prerequisite. The number of CD34+ cells of collected blood are widely used to predict the engraftment potential. To determine the optimal point for collection of peripheral blood stem cell (PBSC), enumeration of the number of CD34+ cells in peripheral blood (PB) is known to be helpful. The purpose of this study is to analyze cutoff value of CD34+ cells in PB.
Methods: We analyzed 407 cases of autologous PBSC collection and 107 cases of allogenic PBSC collection during 2004∼2009 in Pusan National University Hospital. Complete blood count, HPC fraction and number, CD34+ cells in PB and product of PBSC collection were analyzed.
Results: The each number of mononuclear cells and HPC in PB showed a strong correlation with CD34+ cells in PB. A strong correlation between the number of circulation CD34+ cells in PB on the day of collection and the number of collected CD34+ cells was found. The ROC curve revealed that the cutoff point having the optimal sensitivity and specificity at 8.5/uL for target CD34+ cells ≥1.0×106/kg, 10.5/uL for target CD34+
cells ≥1.5×106/kg and 13.5/uL for target CD34+ cells ≥2.0×106/kg in this study.
Conclusion: To obtain a sufficient yield of CD34+ cells during PBSC collection, determination of cut off point for each target CD34+ cells/kg is helpful to decide the collection. (Korean J Blood Transfus 2011;22:46-53)
Key words: Peripheral blood stem cell collection, Cut off point, CD34+ cell, HPC
서 론
말초혈액 줄기세포 가동화는 골수 줄기세포 가 동화에 비해 많은 줄기세포를 얻을 수 있고 빠른 회복, 착상, 회복기간 동안의 적은 수혈 등의 장 점이 있어 그 이용이 증가하고 있다. 성공적인 이 식을 위해서는 충분한 양의 줄기세포 수집이 필 수적이며 줄기세포 가동화에는 성별, 연령, 질병 등이 영향을 미친다.1-5)
착상에 필요한 최소 줄기 세포양은 환자 몸무 게당 1.0∼2.0×106이며 5.0×106 이상일 경우 착상 이 빠르며 착상 실패율도 낮은 것으로 알려져 있 다.6-8)
채집될 줄기세포의 양을 예측하기 위해 말초혈 액의 줄기세포를 측정하는 것이 널리 이용되고 있으며 말초혈액의 줄기세포의 양과 채집된 혈액 의 줄기세포는 강한 상관관계를 보인다.2,3,9-11) 말 초혈액의 줄기세포를 측정하는 방법으로 유세포 분석기를 통한 CD34+ 세포 면역표현형 검사와 자동혈구분석기의 IMI channel를 통한 HPC (he- matopoietic progenitor cell, 조혈줄기세포) 측정이 있다.10,12-14)
본 연구에서는 채집된 줄기세포 량을 예측하 기 위해 유용한 말초혈액 줄기세포 측정방법의 분석과 착상에 필요한 최소 줄기세포 량을 얻기 위한 말초혈액 줄기세포의 기준치를 구하고자 하였다.
대상 및 방법
1. 대상
2004년 1월부터 2009년 12월까지 부산대학교 병원에 말초혈액 줄기세포 채집을 위해 내원한 136명의 자가 줄기세포 이식 예정 환자와 51명의
동종 줄기세포 이식 기증자를 대상으로 하였다.
2. 성분채집술
성분채집술은 Cobe Spectra cell processor (Cobe, CaridianBCT, Denver, CO, USA)을 이용하여 환자 총 혈액량의 2.5∼3배의 혈액량을 시술하였다.
3. 줄기세포 가동화
말초혈액 줄기세포 가동화는 항암치료 후 성 장인자를 투여하는 그룹과 성장인자만을 투여 하는 두 그룹으로 나누어 시행되었다. 항암치료 후 성장인자를 투여하는 경우에는 항암치료 후 절대호중구수가 500 이하로 측정되었을 때 성 장인자를 매일 투여하였다. 동종 말초혈액 이식 기증자는 채집술 시행 12시간 전 성장인자를 투 여 받고 채집술 시행 직전 성장인자를 투여 받 았다.
4. 줄기세포 분석
HPC 측정과 말초혈액의 혈구수 측정은 sysmex XE-2100 (Sysmex XE-2100, Sysmex, Kobe, Japan)을 이 용하였다. CD34+ 세포 측정을 위해서는 anti- CD 45-FITC 단클론성 항체(J33, Beckman Coulter, Villepine, France), anti-CD 34-PE 단클론성 항체(581, Beckman Coulter, Villepine, France)로 염색 후 유세포 분석기(FC 500 MPL, Beckman Coulter, Miami, FL, USA)로 분석하였다. International Society of Hemato- therapy and Graft Engineering guideline에 따라, CD34 양성이면서 CD45 약양성인 세포를 줄기세포 분획으 로 정하고 측정한 총 유핵세포 수와 줄기세포 분획 백분율을 곱하여 줄기세포 수를 산정하였다. 줄기세 포 분석을 채집술 종료 후 즉시 시행하였으며, 채집술 종료 4시간이상 경과 후 줄기세포 분석을 시행하였을 경우 7-Amino-Acinomycin D Viability Dye을 이용하여 세포의 생존 여부를 검증하였다.
Table 1. Patients and donors characteristics Patients (N=136)
Donors (N=51) Sex
Female 46 20
Male 90 31
Age (year) 38 (2∼71) 31 (4∼61)
Children (0∼18) 45 39
Adult (>18) 347 12
Diagnosis of recipient
Acute myeloid leukemia 48 26 Acute lymphoblastic leukemia 5 10
Lymphoma* 31 0
Multiple myeloma 27 2
Neuroblastoma 6 0
Other hematologic disease 0 4 Hemophagocytic syndrome 0 1
Others† 16 0
Unknown‡ 0 8
*Including non-hodgkins lymphoma and hodgkins disease,
†Including, myocardiac ischemia, limb ischemia, burgers disease, ‡Recipients are in other hospitals.
5. 통계분석
자료는 SPSS15 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA)를 이용하여 분석하였다. 범주형 변수는 총수와 백 분율로 나타내었고 연속형 변수는 평균과 표준편 차로 나타내었다. 범주형 변수는 chi-square test 로, 연속형 변수는 student-t test로 분석하였으며, 말초혈액 줄기세포와 채집물의 줄기세포의 상관 관계는 단일 상관분석을 통하여 분석하였다. 말 초혈액 줄기세포의 기준치를 구하기 위해서는 receiver-operating characteristic curve (ROC)를 이 용하였다.
결 과
2004년 1월부터 2009년 12월까지 136명의 환자 (남자: 90, 여자: 46)가 말초혈액 줄기세포 수집을 하였다. 평균나이는 38세로 2세부터 71세까지의 분포를 보였으며 급성골수성백혈병이 35% (48/
136)를 차지하였다. 림프종 31명, 다발성골수종 27명, 신경모세포종 6명, 급성림프구성백혈병은 5명이었다. 총 51명(남자: 31, 여자: 20)의 기증자 가 동종 줄기세포채집을 시행하였다. 평균나이는 31세이며 4세부터 61세까지 분포하였다. 환자와 기증자의 특성은 Table 1에 요약하였다.
자가 줄기세포 이식 예정환자에서 백혈구 성분 채집술 당일 오전 측정한 말초혈액 혈구 수와 HPC, CD34+ 세포와 채집한 혈액내의 CD34+ 세 포/환자몸무게와의 관계를 분석하였다. 채집 전 말초혈액의 단구 수, HPC, 단구 수와 림프구수의 합계는 채집 전 말초혈액의 CD34+ 세포 수, 채집 한 혈액의 CD34+ 세포 수와 뚜렷한 양의 상관관 계를 보였다. 자가 줄기세포 이식 예정환자, 동종 줄기세포 이식 기증자 모두에서 채집 전 말초 혈 액의 CD34+ 세포 수와 채집한 혈액의 CD34+ 세 포 수는 강한 상관관계를 보였다(Table 2).
채집 시기를 결정하기 위하여 연속적으로 말초 혈액 줄기세포측정을 시행한 환자는 42명이었고, 이 중 HPC 측정도 동시에 시행한 22명을 대상으 로 채집술 시행 전날 말초혈액의 HPC와 CD34+
세포와 채집술 시행 당일의 CD34+ 세포와의 관 계를 분석하였다(Table 3). 채집술 시행 전날 말초 혈액의 CD34+ 세포 수가 많을수록 채집술 당일 의 말초혈액과 채집물의 CD34+ 세포가 많았다.
채집 전날 측정한 HPC는 같은 날의 CD34+ 세포, 채집 당일의 CD34+ 세포 모두와 상관성이 없었 다.
성분 채집술 시행 전 시행한 말초혈액의 CD34+
세포 수가 채집한 혈액내의 CD34+ 세포 1.0×106/ kg, 1.5×106/kg 그리고 2.0×106/kg를 얻기 위해 도 달해야 하는 기준치를 분석하였다. ROC curve를
Table 2. Correlation coefficients between PB cell counts and the CD34+ cells of product and peripheral blood before collection
Variables at the day of collection Correlation with CD34+ cell of product
Correlation with PB
CD34+ cell N
PLT (×103/μL) NS 0.11 407
WBC (×103/μL) NS 0.483 407
Monocyte count (×103/μL) NS 0.608 407
Lymphocyte count (×103/μL) 0.128 0.575 407
Lymphocyte+monocyte (×103/μL) 0.114 0.602 407
HPC fraction No. (/μL) 0.227 0.612 226
HPC fraction 0.501 0.299 226
Peripheral CD34+ count before pheresis (/μL)
Patient of Autologous PBSCC 0.669 − 407
Donors of Allogenous PBSCC 0.61 − 107
Abbreviation: NS, not significant.
Table 3. Correlation coefficients between HPC and CD34+ cells in PB on the prior day of collection Variables at the prior
day of collection Mean SD
Correlation with PB CD34+ cell on the day
of collection
Correlation with CD34+ cell of
product
Correlation with PB CD34+ cell at the prior day of collection
HPC (/μL) 1.73 3.3 NS NS NS
CD34+ cell
in PB (/μL) 2.19 2.04 0.92 0.694 −
r values were determined by spearman's correlation test.
Abbreviation: NS, not significant.
이용하여 분석한 기준치는 CD34+ 세포 1.0×106/ kg 이상 얻기 위해서는 8.5/μL, 1.5×106/kg 이상 얻 기 위해서는 10.5/μL, 2.0×106/kg 이상 얻기 위해 서는 13.5/μL이었으며 각각의 경우 양성예측도는 90.9%, 85.3%, 69.3%, 음성예측도는 87.7%, 92.4%, 92.5%, 민감도는 87.9%, 89.9%, 85.2%, 특이도는 90.8%, 88.9%, 87.5%였다(Table 4).
Table 4에서 구한 말초혈액의 줄기세포 수를 얻기 위한 HPC 수의 기준치를 분석하였고 HPC 값이 3.5/μL인 경우 양성예측도 74.5% 음성예측 도 77.4%로 말초혈액 내의 CD34+ 세포가 μL 당
6.5개 있을 것으로 추정되었다. 각각의 양성예측 도, 음성예측도를 Table 5에 요약하였다.
고 찰
말초혈액을 이용한 줄기세포 이식은 골수를 이 용한 줄기세포 이식보다 간편하고 환자의 부작용 이 적은 장점으로 인하여 그 이용이 증가하고 있 다.5) 성공적인 착상을 위해서는 줄기세포를 많이 얻는 것이 가장 중요하다. 연구자에 따라 다른 기 준치를 보고하고 있지만 CD34+ 세포의 수가
Table 4. The recommended cutoff value of PB CD34+ cell count for different CD34+ cells of collection product
Group Target
CD34+ cells
Cutoff value of PB CD34+ cells
Sensitivity (%) Specificity (%)
Positive predictive value (%)
Negative predictive value (%) Total autologous
(N=356)
≥1.0×106/kg 8.5 87.9 90.8 90.9 87.7
≥1.5×106/kg 10.5 89.9 88.9 85.3 92.4
≥2.0×106/kg 13.5 85.2 87.5 69.3 92.5
Allogenous (N=43)
≥1.0×106/kg 19.5 94.6 83.3 97.2 71.4
≥1.5×106/kg 19.5 94.4 71.4 94.4 71.4
≥2.0×106/kg 21.0 94.3 75.0 94.3 75.0
AML (N=186)
≥1.0×106/kg 7.5 88.9 91.5 87.7 82.4
≥1.5×106/kg 10.5 85.2 90.3 79.3 93.3
≥2.0×106/kg 13.5 77.8 90.8 68.3 94.2
MM (N=70)
≥1.0×106/kg 8.5 83.3 88.2 77.8 83.3
≥1.5×106/kg 11.0 69.4 91.2 76.9 73.8
≥2.0×106/kg 12.5 80.0 80.0 48.6 90.9
Lymphoma (N=52)
≥1.0×106/kg 7.5 92.9 91.7 92.9 91.7
≥1.5×106/kg 10.5 100.0 89.3 88.9 100.0
≥2.0×106/kg 13.5 100.0 83.9 51.9 100.0
Pediatric (N=44)
≥1.0×106/kg 5.5 100.0 80.0 100.0 100.0
≥1.5×106/kg 10.5 94.4 62.5 94.6 75.0
≥2.0×106/kg 10.5 93.5 46.2 81.1 75.0
Adult (N=312)
≥1.0×106/kg 9.5 86.3 93.9 90.8 90.8
≥1.5×106/kg 11.5 86.7 91.9 82.5 93.9
≥2.0×106/kg 13.5 90.9 91.4 75.5 97.2
All autologous patients are grouped by disease and age, respectively. The patients are overlapped between the groups.
1.0∼2.0×106/kg을 최소 요구량으로 일반적으로 사용하며, 5.0×106/kg 이상이면 최상인 것으로 생 각된다. 말초혈액 내의 단핵백혈구, 백혈구, 미성 숙 골수구세포가 말초혈액 줄기세포 채집물 내의 CD34+ 세포와 상관성이 좋다.6-8,15,16) 성분채집술 직전 말초혈액내의 CD34+ 세포 수는 말초혈액 줄기세포 채집술 시작 시기 예측에 널리 사용된
다.2,9-11) 본 연구에서도 말초혈액내의 단핵백혈구
(림프구와 단핵구의 합)와 CD34+ 세포가 채집물 의 CD34+ 세포와 강한 상관관계를 보였다. 동종 말초혈액 줄기세포 이식을 위한 기증자에서는 말 초혈액 CD34+ 세포를 제외한 말초혈액 내의 세
포들은 채집물의 CD34+ 세포와 상관관계가 없었 다.
충분한 CD34+ 세포를 얻기 위한 말초혈액의 CD34+ 세포의 기준치를 보고한 연구들이 있
다.11,17) 말초혈액 줄기세포 채집술에 영향을 주는
요인으로는 성별, 나이, 진단명, 이전 방사선 치 료력 유무, 오랜 기간의 항암치료 등이 있다.1,2,18) 이에 본 연구는 나이, 진단명 별로 목적한 CD34+
세포 수를 얻기 위한 말초 혈액의 CD34+ 세포의 기준치를 분석하였다.
유세포 분석을 이용한 CD34+ 세포 측정은 최 소 1시간 이상 소요되며, 숙련된 기술, 많은 검사
Table 5. The positive and negative predictive values (PV) of HPC for different target number of PB CD34+ cells before collection on the day of apheresis
Cut off value of HPC (μL)
Predictive values
Target number of PB CD34+ cells
6.5/μL 8.5/μL 10.5/μL 13.5/μL
1.5 Positive PV 69.80% 61.10% 53.10% 43.80%
Negative PV 82.50% 85.70% 92.10% 93.70%
3.5 Positive PV 74.50% 66.70% 58.90% 49.60%
Negative PV 77.40% 83.30% 90.50% 94%
5.5 Positive PV 79.50% 72.60% 64.10% 56.40%
Negative PV 71.30% 78.70% 85.20% 91.70%
8 Positive PV 83.70% 76.50% 70.40% 63.30%
Negative PV 66.90% 74% 82.70% 63.30%
10.5 Positive PV 84.90% 79.10% 73.30% 66.30%
Negative PV 63.30% 71.20% 79.90% 87.10%
13 Positive PV 88.20% 81.60% 75% 69.70%
Negative PV 61.70% 69.10% 77.20% 85.20%
15.5 Positive PV 90.60% 85.90% 81.30% 78.10%
Negative PV 59% 67.10% 75.80% 84.50%
비가 필요하다. 또한, 말초혈액 줄기세포 채집술 의 시작 시기를 결정하기 위하여 매일 유세포 분 석법으로 줄기세포를 측정하는 것은 현실적인 어 려움이 많다. Sysmex 자동혈구분석기는 세포의 크기, 세포 내 특성, IMI channel 내에서 세포 종 류에 따른 용혈성 차이를 기반으로 하여 HPC 수 를 측정한다. 자동혈구 분석기를 통한 HPC 측정 은 일반 자동혈구분석을 시행하는 것과 마찬가지 로 간편하며, 비싸지 않아 정규검사로 시행하기 에 적절하다. 앞선 연구에서도 말초혈액내의 HPC는 말초혈액내의 CD34+ 세포와 연관성이 좋 다고 보고하였다.10,12-14) 본 연구에서도 말초혈액 내의 HPC와 단핵백혈구 수가 말초혈액 CD34+
세포와 상관관계가 좋았다. 그러나 채집 전 날 시 행한 CD34+ 세포와 HPC 값은 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 채집 전 날 시행한 CD34+ 세포 는 0에서 9의 분포를 보였으며 HPC는 0에서 15 의 분포를 보였다. 특히 HPC 값이 4 미만인 경우
는 말초혈액의 CD34+ 세포와 상관관계가 없었 다. 이는 HPC와 CD34+ 세포 측정원리의 차이가 원인인 것으로 보이며, 말초혈액내의 줄기세포의 수가 적을 때 차이가 두드러지는 것으로 생각되 었다. 또한 분석 대상 환자수가 적은 것도 그 원 인으로 생각된다. 총 136명의 자가 말초혈액 줄 기세포 채집술을 시행한 환자 중 절반 이하의 환 자에서만 연속적으로 CD34+ 세포를 측정하여 채 집시기를 결정한 것은 앞선 논의에서와 같이 비 용, 검사실 업무 증가 등의 원인이 있다고 생각된 다. 낮은 값의 HPC 는 말초혈액내의 CD34+ 세포 와 상관성이 없었지만, HPC 값이 0인 경우 최대 4개의 CD34+ 세포가 측정되었고 이는 최소 1.0×106/kg을 얻기 위한 기준치 보다 낮으므로 HPC 값으로 줄기세포 가동화 기간 동안 말초혈 액 내의 줄기세포 변화 추이를 관찰한 후 HPC 값 이 4/μL 이상인 경우에 말초혈액의 CD34+ 세포 분석을 시행한다면 선별적인 CD34+ 세포 측정으
로 검사실의 업무 부담은 줄고 환자의 비용의 편 익이 있어 유용할 것이다.
말초혈액 줄기세포 채집은 많은 수의 줄기 세 포를 얻는 것이 목적이고 이를 위해서는 채집술 시작 시기를 결정하는 것이 중요하다. 채집물의 줄기 세포 수를 예측하기 위하여 말초혈액의 CD34+
세포의 기준치를 이용하고, 말초혈액의 CD34+
세포 분석 시작 시기를 결정하기 위해 자동혈구 분석기로 시행할 수 있는 HPC 수를 이용하는 것 이 유용할 것이다.
요 약
배경: 말초혈액 줄기세포 가동화는 골수 줄기 세포 가동화에 비해 장점이 많아 그 이용이 증가 하고 있다. 성공적인 이식을 위해서는 충분한 줄 기세포 수집이 필수적이다. 수집된 혈액의 CD34+
세포의 측정은 착상의 성공을 예측하는데 유용하 다. 말초혈액 줄기세포 채집술을 시작을 결정하 는 데 말초혈액의 CD34+ 세포수가 중요한 역할 을 한다. 본 연구에서는 말초혈액의 CD34+ 세포 의 기준치를 분석하고자 하였다.
방법: 2004년 1월부터 2009년 12월까지 부산대 학교병원을 방문한 407예의 자가말초혈액줄기세 포채집과 107예의 동종자가혈액줄기세포채집을 대상으로 하였다. 말초혈액의 혈구수, HPC 분획과 수, CD34+ 세포와 채집혈액의 CD34+ 세포를 측 정하였다.
결과: 말초혈액의 단핵 백혈구 수, HPC 수는 말초혈액의 CD34+ 줄기 세포와 강한 상관관계를 보였다. 말초혈액 줄기세포 채집술 시행 당일 말 초혈액의 CD34+ 세포 수는 채집된 혈액의 CD34+
세포와 강한 상관관계를 보였다. ROC 곡선을 통해 기준치를 분석하였고 CD34+ 세포를 1.0×106/kg 이상 얻기 위해서는 8.5/uL, 1.5×106/kg 이상 얻기
위해서는 10.5/uL, 2.0×106/kg 이상 얻기 위해서는 13.5/uL가 적절하였다.
결론: 말초혈액의 줄기세포를 충분히 채집하기 위해서는 시술 시작 시점을 정하는 것이 가장 중 요하다. 목표한 CD34+ 세포/kg를 얻기 위한 기준 치를 이용한다면 채집 시작 시점을 결정하는데 유용할 것이다.
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