급속도로 축적되면서 심장성 troponin 검사법의 분석 성능을 잘 이해할 필요도 뒷받침되었다. 이 문헌고찰은 새로운 가이드라인을 만들거나 현존하는 가이드라인을 대체하려는 것이 아니고 그것들 을 명확히 하는 데에 도움이 되고자 한다.
Troponin의 생화학
심장성 TROPONIN T
별개의 유전자에 의해 부호화되는 TnT의 서로 다른 동형 3개가 심장근육, fast-twitch 골격근 및 slow-twitch 골격근에서 발견되었 다[10]. cTnT와 골격근 troponin T (sTnT) 사이에는 서열 상동성이 있는데, fast- twitch 골격근의 성인 sTnT (fast sTnT)와 cTnT 사이에 는 125개 아미노산 잔기의 차이(상동성 56.6%)가, slow-twitch 골격 근의 성인 sTnT (slow sTnT)과 cTnT 사이에는 120개의 잔기 차이 심장성 troponins I (cTnI)4 및 T (cTnT)는 심근손상의 감지, 급성
심장 증후군이 의심되는 환자에서의 위험도 분류, 및 심근경색의 진단에 대한 표준 생물학적 표지자로서 국제적으로 인정되어 왔 다[1, 2]. 그래서 임상진료에 쓰이는 면역분석법의 분석원리를 명확 히 하는 것은 중요하다[3]. 더욱이 고감도(hs) troponin 검사법에 대한 근거기반 임상데이터베이스가 급속도로 커지고 있다[4-8]. 이 전에는 검사법의 분석민감도(검출한계) 한계 때문에 측정할 수 없 었던 건강인 참고집단 내에서 측정된 농도를 다룬[6, 7] 위험도-결 과 데이터가 이 데이터베이스에는 포함되어 있다[9]. 정보가 이렇게
고감도 심장성 Troponin 검사법의 분석특성
Analytical Characteristics of High-Sensitivity Cardiac Troponin Assays
Fred S. Apple1,2, Paul O. Collinson3, and for the IFCC Task Force on Clinical Applications of Cardiac Biomarkers*
Hennepin County Medical Center1, Minneapolis, MN; Department of Laboratory Medicine and Pathology2, University of Minnesota, Minneapolis, MN; St. George’s Hospital3, London, UK
http://dx.doi.org/10.3343/lmo.2014.4.1.55
Background: Cardiac troponins I (cTnI) and T (cTnT) have received international endorsement as the standard biomarkers for detection of myo- cardial injury, for risk stratification in patients suspected of acute coronary syndrome, and for the diagnosis of myocardial infarction. An evidence- based clinical database is growing rapidly for high-sensitivity (hs) troponin assays. Thus, clarifications of the analytical principles for the immuno- assays used in clinical practice are important.
Content: The purpose of this mini-review is (a) to provide a background for the biochemistry of cTnT and cTnI and (b) to address the following analytical questions for both hs cTnI and cTnT assays: (i) How does an assay become designated hs? (ii) How does one realistically define healthy (normal) reference populations for determining the 99th percentile? (iii) What is the usual biological variation of these analytes? (iv) What assay imprecision characteristics are acceptable? (v) Will standardization of cardiac troponin assays be attainable?
Summary: This review raises important points regarding cTnI and cTnT assays and their reference limits and specifically addresses hs assays used to measure low concentrations (nanograms per liter or picograms per milliliter). Recommendations are made to help clarify the nomencla- ture. The review also identifies further challenges for the evolving science of cardiac troponin measurement. It is hoped that with the introduction of these concepts, both laboratorians and clinicians can develop a more unified view of how these assays are used worldwide in clinical practice.
번역: 박해일
Department of Laboratory Medicine, Bucheon St. Mary’s Hospital, The Catholic University of Korea, 327 Sosa-ro, Wonmi-gu, Bucheon 420-717, Korea
E-mail: [email protected] Received: September 24, 2013 Revision received: September 24, 2013 Accepted: September 24, 2013
This article is available from http://www.labmedonline.org 2014, Laboratory Medicine Online
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*본 원고는 양 잡지의 발행인 사이의 협약에 의하여 Clinical Chemistry에 실린 영문 논문을 번역하여 게재하는 것으로, 본 논문을 인용하고자 할 때는 다음과 같이 원 논문을 인용하여야 함. 원 논문의 저자 사사표기 및 기타 원고의 내용과 관련이 없는 부분은 번역 과정에서 생략하였음. 참고문헌 표기 방식은 원문 방식을 그대로 사용하였음.
원문 인용: Fred S. Apple, Paul O. Collinson, and for the IFCC Task Force on Clinical Applications of Cardiac Biomarkers. Analytical Characteristics of High-Sensitivity Cardiac Troponin Assays. Clin Chem. 2012;58:54-61.
(상동성 58.3%)가 있다. 골격근의 재생과 발달 중인 심근 및 골격근 이, 교차 반응하는 동형의 cTnT를 부호화하는 유전자의 재발현에 미치는 잠재적인 영향에 대한 고찰이 있어 왔다[10]. 성인 cTnT에 특이적인 항체 쌍을 사용했을 때, 신장 질환을 가진 환자에서 골 격근의 성인 cTnT 에 해당하는 cTnT 동형의 근거는 발견되지 않았 다[11]. anti-cTnT 항체를 사용한 면역조직화학 실험에서 교차반응 이 나타났다는 이전의 보고는 fast sTnT 및 cTnT의 엑손과 완전한 서열 상동성을 가지는 사람 태아 엑손이 존재하는 것으로 설명될 수 있다. 4세대 cTnT 검사법은, 해당 분자의 중앙에서 잔기 5개만 큼 떨어져 있는 항원결정인자: (잔기 125-131에 있는 항원결정인자 를 인식하는) M7 및 (잔기 136 -147에 있는 항원결정인자를 인식하 는) M11.7를 인식하는 단클론 항체(MAbs)를 사용한다. 이 항체는 태아 TnT와는 서열 상동성을 가지지 않는 심장 특이적 서열에 해 당하도록 선택된 것이다. 그러나 최근에 보고된 분석에 따르면, 일 차성 골격근 질환 환자의 골격근에서 발견된 단백질이 이 모든 항 체들로 포착되므로, 심근에 있어서 cTnT의 특이성이 절대적이지 않을 수도 있다는 가능성이 다시금 제기되고 있다[12].
대부분의 cTnT은 수축체에서 발견되며(약 10 mg/g 조직) 단백질 분해를 통해 방출된다. cTnT의 6-8%은 세포질에서 유리 상태로 존 재하는 것으로 알려져 있으나[13], 그 연구들에서는 공여된 장기의 조직, 사후 조직, 또는 심방 조직 같은 다양한 원천의 조직이 사용 되었기 때문에 정확한 양은 확실치 않다. 세포질 저장소로부터의 방출이 허혈과 동반된다는 제안도 있으나 현재로서는 cTnT (및 cTnI)의 방출이 세포사로 인한 것이며 비가역적이라는 개념을 뒷 받침하는 증거들이 받아들여지고 있다. 심장성 troponin의 방출은 가역적 허혈 손상에서도 기인한다고 제안되고 있다. 심장성 tropo- nin 방출의 기전으로는 세포자멸사, 근세포의 정상적인 전환, 세포 의 단백질분해 산물 방출, 세포벽 투과도의 증가 및 막성 수포의 형 성과 방출이 제안되고 있다[14]. 괴사 동안에 분해되는 세포 내의 수축기 같은 근섬유 저장소로부터 cTnT이 지속적으로 방출되기 때문에 검출 기간이 길어지며 순환 혈액 내 cTnT의 반감기는 120 분으로 여겨진다[15]. 그러나 cTnT의 제거와 분해에 대해서는 아직 알려져 있지 않다. 온전한 cTnT가 troponin C (TnC) 및 cTnI와 결합 하거나 유리 cTnT로 존재한다고[16] 주장하는 연구들도 있다. 이런 결론들은 의문시 되기도 하지만[17] 추가 연구가 필요하다.
여러 cTnI 검사법에서 혈청과 혈장 값 사이의 차이가 보고된 반 면, cTnT 검사법에 대한 EDTA의 영향은 미미해 보인다. 초기에는 혈청과 헤파린 혈장의 cTnT과 cTnI 값 사이에 다양한 정도의 차이 가 있는 것으로 보고되었으나 현 시점의 cTnT 검사법에서는 이러 한 차이가 시정되었다. 실온과 4˚C에서뿐만 아니라 냉동과 해동이 반복된 경우에도 환자 검체 내의 cTnT은 매우 안정적으로 보인다 (냉동-해동이 5회 반복된 뒤에도 검체에서 유의한 차이가 나타나
지 않는다). 검사법의 정밀도는 각 검사실에서 쓰이는 검사장비에 따라 조금씩 다르다(18).
hs-cTnT 검사법은 사람 cTnT 중앙의 항원결정인자를 향하는 cTnT-특이적인 생쥐 단클론항체 2개의 항원결합부위(fragment antigen binding, FAB)를 사용한다. 포획항체(M7)는 바이오티닐화 되어 아미노산 잔기 125-131의 항원결정인자를 향하며 4세대 시약 의 그것과 동일하다. 검출항체는 아미노산 잔기 136 -147의 항원결 정인자에 대한 것이다. 원래 항체(M11.7) FAB의 C1 불변부위는 인 간 IgG의 C1 부위로 대체되어 생쥐-인간 키메라 검출항체로 개량 되었다. 검체의 양을 15 μL에서 50 μL로 늘리고, 검출항체의 루테 늄 농도를 증가시키고, 완충액 최적화로 배경신호를 낮춤으로써 검사법의 민감도가 높아졌다. 검사법은 대장균 배양으로 생산된 재조합 인간 cTnT로 보정되었다(19). 검사법의 보정이 4세대 검사 와 동일하지 않으므로 4세대 검사법과 hs-cTnT 검사법으로 같은 검체에서 측정된 결과값들은 비정밀도의 영향과는 별개로 서로 다를 수 있다. 4세대 검사법의 결정치 30 ng/L는 새로운 hs 검사법 의 50 ng/L에 해당한다.
심장성 TROPONIN I
인간 cTnI는 심장근육조직 내에서 분자량이 약 23-24 kDa이고 209개의 아미노산 잔기로 이루어진 한 개의 동형으로서 존재한다.
인간 cTnI에는 3개의 동형이 알려져 있다: 하나는 심장근육에서 생성되며(cTnI), slow-twitch 골격근과 fast-twitch 골격근에서 생성 되는 동형이 각각 하나씩 있다(각각, slow sTnI 및 fast sTnI) (10).
cTnI은 slow sTnI와 약 40%, fast sTnI와는 그보다 다소 낮은 중복 서열을 가진다. 따라서 cTnI 검사법에서 채택된 항체에 대해서는 해당 단백질의 골격근 동형과 교차반응이 없는지 확인하는 시험 을 해야 한다. cTnI 분자는 생체 내에서 protein kinase A에 의해 인 산화 될 수 있는 serine 잔기 2개를 가진다. 따라서, 세포 내에는 해 당 단백질이 4개 형태: 1개의 탈인산화, 2개의 일(1)인산화, 그리고 1개의 이(2)인산화로 공존한다. cTnI의 인산화는 단백질의 입체형 태를 변화시키고 anti-TnI 항제와의 상호작용 및 다른 단백질과의 상호작용을 바꾼다. 산화 또는 환원되거나 단백분해효소에 의해 부분적으로 분해된 것들을 포함하여, 단백질번역 후 변형된 기타 TnI 동형체가 순환계 내에서 발견되기도 하지만(15), 환자의 혈액 으로 방출된 cTnI의 상당 부분은 인산화되는 것으로 보인다(20).
대부분의 cTnI은 수축체에서 발견되는데(약 4-6 mg/g 조직), cTnI 의 2-8%는 세포질에 유리 성분으로 존재하며 단백질분해에 의해 방출된다[21].
최초의 cTnI 면역분석법이 Cummins 등에 의해 1987년에 기술 되었고[22], Stratus I 검사장비(Dade Behring)에 쓰이는 최초의 상 용화된 cTnI 면역분석법은 1996년에 나타났다. 20년 이상이 지나오
면서, cTnI 면역분석법에는 많은 변화가 있었다. 현재의 상용화된 측정법은 실험적 검사법 및 최초의 상용화 검사법보다 분석 민감 도가 거의 100배(1 vs 100 ng/L) 높다[9]. cTnI에서 선택된 여러 항 원 결정인자에 특이적인 단클론 항체는 혈액에 존재하는 알려진 모든 변형체를 인식할 수 있다. 표준물질이나 보정물질로 사용되 는 서로 다른 형태의 항원이 차이가 10배 이상 나는 다양한 상용 화된 검사법들 사이의 상관관계를 높이는 데에 기여했지만 표준 화는 아직 이뤄지지 않았다[23]. cTnI의 표준화나 조화(harmoni- zation)를 달성하는 문제를 해결하기 위해 IFCC의 실무단(working group)은 제조사들과 협력하고 있다[24]. cTnI 측정에서 나타나는 차이의 가장 흔한 원인은 서로 다른 검사법에 쓰이는 항체가 인식 하는 항원결정인자 특이성의 차이이다. 앞서 말한 단백질번역 후 변형(단백질분해[25], 인산화[20])과 다른 분자와의 결합(예, 환자 의 혈액 내에서 순환하는 TnC [26], 헤파린[20], 이종친화항체 또는 사람 항-쥐 항체 및 cTnI-특이 자가항체[27]) 같은 여러 요인들이 cTnI의 측정에 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 검사법에 쓰이 는 다양한 단클론 및 다클론 항체들이 이러한 요인들에 민감한 정 도도 다양하다. 따라서, 사람 혈액 내에서 발견되는 위에서 언급된 다양한 변형들에 의해 영향 받지 않는 troponin 분자의 중앙에 있 는 항원결정인자에 특이적인 항체를 hs-cTnI 검사법에 사용하는 것이 점차 중요해지고 있다.
면역분석법으로 cTnI의 정확한 측정에 가장 좋은 항체를 찾고자 HyTest사는 수백 개의 다양한 2-지점 단클론항체 조합을 평가했다 [28]. 이 회사는 cTnI의 알려진 모든 변형과 간섭에 완전히 둔감한 항체 한 쌍(즉, 1개의 포획항체와 1개의 검출항체)을 확보하는 것 이 현재로서는 불가능하다고 결론 내렸다. 그 데이터를 감안하면, 정밀한 cTnI 면역분석법을 개발하기 위해서는 3개 이상(>2)의 단 클론항체 조합을 사용해야 한다는 이들의 권고를 고려하는 것이 현명해 보인다. 단클론항체 2개는 포획에(특이적인 표지가 결합된), 단클론항체 2개는 검출에 쓰이는, 일명 “2+2” 개념을 사용할 수도 있다[28]. 이런 검사법에서는 단클론항체 중 하나(포획 또는 검출 용)가 검체 내 항원의 존재에 민감하면, 다른 단클론항체는 그 동 일한 항원에 둔감해야 하는 방식으로 단클론항체를 선택해야 한 다. 그렇게 함으로써, 음간섭이나 양간섭의 효과가 최소화될 수 있 다. 또한, 검사법에 사용된 항체는 troponin 심장 동형체에 특이적 이어야 하고 2종류의 troponin 골격근 동형체와 교차반응을 보이 면 안 된다.
Fig. 1에는 cTnI 측정에 영향을 주는 요인들이 도식적으로 표시 되어 있다. 해당 분자의 서로 다른 부분에 특이적인 항체들은 이 요인들에 다양한 정도로 민감하다. 예를 들어, 정제된 cTnI는 단백 질분해에 상당히 민감한 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, troponin 복합체에서 cTnI의 중앙부는 TnC와 밀접히 상호작용하고 TnC는
cTnI가 단백분해되지 않도록 보호한다. 결과적으로, cTnI 분자의 중앙에 위치한 항원결정인자는 그 분자의 말단에 위치한 항원결 정인자보다 더 안정적이 된다. 동시에, TnC는 cTnI과의 결합에 있 어서 항체들과 경쟁하며, cTnI의 중앙에 특이적인 항체들 중 소수 만이 cTnI-TnC 복합체를 인식할 수 있다. 최근에는 급성 심근경색 증 뒤의 괴사심근을 배양하는 동안 내인성 단백분해효소에 의해 cTnI가 쪼개지는 것이 증명되었다[25, 26]. 절편 분자와 온전한 분 자의 비율, 절편의 크기, 절편과 경색 크기 사이의 관계, 및 기타 많 은 문제들이 해결될 필요가 있기는 하나, 결과적으로는 온전한 cTnI 분자와 그 단백분해 절편의 혼합물이 흉통 시작 이후 수 시간 동안 혈류에서 검출될 수 있다. 사람 혈액 내 cTnI의 대부분 (>95%)이 두 부분으로 이루어진 cTnI-TnC 복합체로 존재하므로, 해당 검사법에 사용되는 항체는 TnC에 결합된 cTnI을 인식할 수 있어야 한다. 이상적으로는 검사법들에 사용되는 항체들이 순환 하는 모든 형태의 심장성 troponin을 같은몰 기저로(equimolar basis) 인식해야 한다.
어떤 검사법이 어떻게 “고감도”라고 지정되는가?
“고감도”라는 용어는 검사법의 특성을 반영하는 것이지 측정되 는 심장성 troponin의 형태가 다른 것이 아니라는 것을 아는 것이 중요하다. hs 검사법을 어떻게 명명할지 정하는 데에 있어서는 합의 가 되어 있을 필요가 있다. 이런 검사들을 지칭하여 문헌에서 사용 된 이름에는 “고성능(high-performance)”, “고감도(highly sensi- tive)”, “고감도(high-sensitive)”, “초고감도(ultrasensitive)”, “신고감 도(novel highly sensitive)”, “민감성(sensitive)”, “고감도(high sensi- tivity)”를 포함해 몇 가지가 있다. 우리는 Clinical Chemistry의 논 문 및 기타 과학문헌에서 “고감도(high-sensitivity)”라는 용어로 통 일하여 사용할 것을 제안한다. 그러나 이 용어는 hs 검사법을 어떻 게 정의할 수 있겠냐는 의문을 불러일으킨다. 득점표 방식을 이용 Fig. 1. Cardiac troponin I epitopes that are prone to interference. Ada
pted from HyTest Ltd. [28].
PiPi
Pi
Tnl TnC Heparin
Phosphorylated Ser22 and Ser23 Sites of protease cleavage AntiTnl autoantibodies
하여 어떤 검사법이 다음의 기본적인 기준 2개를 충족하면 그것은 hs인 것으로 제안되었다[9]. 첫 번째로, 99 백분위수 값에서의 총비 정밀도(CV)가 <10%이어야 한다. 두 번째로, 최고 수준의 득점표 지정을 받으려면, 어떤 검사법으로 건강한 개체 중 최소한 50% (이 상적으로는 >95%)에서, 그 검사법의 검출한계 이상의 농도로 99 백분위수 미만의 농도를 측정할 수 있어야 한다. 시험 결과는 다양 하기 때문에 문헌의 어떤 데이터를 그러한 분석에 사용해야 하는 지는 명확하지 않다. 초창기의 hs-cTnT 검증시험에서는 건강한 개 체들 중 다수에서 검출한계 이상의 측정가능농도가 나타났다[29].
그러나, 측정가능한 cTnT 값을 가지는 검체가 더 많을 것으로 기대 되는, 심혈관질환을 가진 환자들이 포함된 대규모집단 연구에서처 럼[6], 이후의 연구에서는 측정가능농도의 비율이 더 낮게 나타났 다[18].
Table 1에 나타난 바와 같이, 현재 출시되어 있는 중앙검사실용 및 현장검사용 검사법 중에는 hs로 인정되는 level 4 검사법에 대한 2배 기준을 충족하는 것이 없다. Table 2에는 성분배합이 변경되고 더 새로운 hs 검사법(5개의 hs-cTnI 검사법과 1개의 hs-cTnT 검사 법)이 이 기준들을 충족할 가능성이 있는 것으로 나타나 있다. 전 세계(아직 미국 식약청의 승인을 받지 못해 미국은 제외)에서 판매
되고 있는 hs 검사법 하나는 Roche hs-cTnT 검사법이다. hs 검사법 의 농도는 문헌상에서 흔히 사용되는 단위인 μg/L 대신에 ng/L (pg/mL)로 표시된다. 불필요한 0을 붙여야 하는 소수점과 혼동을 피하기 위해 우리는 모든 학술지, 제조사 및 검사실들에서 후자 (ng/L 또는 pg/mL)를 보편적인 측정단위로 채택할 것을 제안한다.
예를 들어, 0.0015 μg/L인 농도는 1.5 ng/L로 보고되어야 한다. 이 변 환을 채택하면, 0으로 반올림하는 것이 실질적으로 위험한, 전자의 무기록과 전자데이터전송의 데이터 보고에서 임상 오류를 예방하 는 데에 도움이 될 것이다. ng/L를 표준단위로 쓰면 심각한 심장성 손상 뒤에는 심장성 troponin 값이 매우 높아진다(>1,000 ng/L)는 것을 알고 있어야 한다.
99 백분위수를 정하기 위한 건강인 참고집단의 정의
Tables 1과 2는 각 검사법의 제조사가 설계한 대로 구해진 각 검 사법의 99 백분위수 참고 값을 나타낸다. 그런데 제품설명서를 자 세히 살펴보면, 99 백분위수를 구하기 위해 모집된 개체의 유형이 나 숫자에 일관성이 없음을 알 수 있다. 99 백분위수를 계산하는
Table 1. Analytical characteristics of contemporary sensitive and pointofcare cardiac troponin assays.
Company/platform/assay Cardiac troponin concentration at: Amino acid residues of epitopes
recognized by capture (C) and detection (D) MAbs LoD (μg/L) 99th Percentile (μg/L, CV)* 10% CV concentration (μg/L)
Abbott AxSYM ADV 0.02 0.04 (14) 0.16 C: 87-91, 41-49; D: 24-40
Abbott ARCHITECT 0.009 0.028 (14) 0.032 C: 87-91, 24-40; D: 41-49
Abbott i-STAT 0.02 0.08 (16.5) 0.10 C: 41-49, 88-91; D: 28-39, 62-78
Alere Triage 0.05 <0.05 (NA) NA C: NA; D: 27-40
Alere Triage Cardio3† 0.01 0.02 (17) NA C: 27-39; D: 83-93, 190-196
Beckman Access AccuTnI 0.01 0.04 (14) 0.06 C: 41-49; D: 24-40
bioMérieux Vidas Ultra 0.01 0.01 (27.7) 0.11 C: 41-49, 22-29; D: 87-91, MAb 7B9
Mitsubishi Pathfast 0.008 0.029 (5.0) 0.014 C: 41-49; D: 71-116, 163-209
Ortho Vitros ECi ES 0.012 0.034 (10) 0.034 C: 24-40, 41-49; D: 87-91
Radiometer AQT90 cTnI 0.009 0.023 (17.7) 0.039 C: 41-49, 190-196; D: 137-149
Radiometer AQT90 cTnT 0.008 0.017 (15.2) 0.026 C: 125-131; D: 136-147
Response RAMP 0.03 <0.01 (18.5 at 0.05) 0.21 C: 85-92; D: 26-38
Roche cobas h232 Cardiac T†,‡ 0.05 NA NA C: 125-131; D: 136-147
Roche Elecsys TnT Gen 4 0.01 <0.01 0.030 C: 136-147; D: 125-131
Roche Elecsys TnI 0.16 0.16 (10) 0.30 C: 87-91, 190-196; D: 23-29, 27-43
Roche Cardiac Reader cTnT§ 0.03 NA NA C: 125-131; D: 136-147
Siemens Centaur Ultra 0.006 0.04 (8.8) 0.03 C: 41-49, 87-91; D: 27-40
Siemens Dimension RxL 0.04 0.07 (20) 0.14 C: 27-32; D: 41-56
Siemens Immulite 2500 0.1 0.2 (NA) 0.42 C: 87-91; D: 27-40
Siemens Stratus CS 0.03 0.07 (10) 0.06 C: 27-32; D: 41-56
Siemens Vista 0.015 0.045 (10) 0.04 C: 27-32; D: 41-56
Tosoh AIA 0.06 <0.06 (NA) 0.09 C: 41-49; D: 87-91
*CV at 99th percentile; †Not cleared by the US Food and Drug Administration; ‡Standardized against hs-cTnT assay; §Standardized against Gen 4 cTnT assay.
Abbreviations: LoD, limit of detection; NA, not available; Gen 4, fourth-generation assay.
데에 사용되는 통계적 분석의 표준이 명확하게 정해져 있지는 않 은 상태이다. 어떠한 사람이 건강한 참고개체가 될 수 있는지 정의 하는 것은 지금도 논란거리가 되고 있다. 이 개체들이 한눈에 보아 도 건강한 30세 미만의 개체들이어야 할까, 아니면 30세에서 90세 사이와 같은 급성 심근경색증의 가능성이 있는 환자들의 인구통 계학적 지표와 비슷한, 파악된 심혈관 질환이 없이 입원한 동일연 령의 환자이어야 할까? 누군가가 한눈에 보아도 건강하다 즉, 정상 이라는 것은 어떻게 정해야 하나? 이 개체들이: (a) 고지혈증에 statin을 쓰는 것처럼, 파악된 투약에 대한 문항을 가진 개인면담을 통해; (b) 신장질환이나 당뇨병처럼 심혈관질환과 연관된, 알려져 있는 질환에 대한 정보를 획득한 뒤에; 또는 (c) 심전도와 심초음파 를 포함한 의사의 병력청취와 이학적 검사의 수행하여 개체에 대 한 확정적 평가(definitive evaluation)를 통해 선택되어야 하나? 우 리의 의견으로는 세 번째 선택이 이상적이기는 하지만 비용이 과 도하게 든다. 이를 기반으로 참고집단을 순차적으로 선택하면 도 출된 99 백분위수가 이동하는 것처럼 나타날 수 있다[30]. 각 검사 법에 대한 참고구간을 도출하기 위해서는 한눈에 보아도 건강한 참고집단으로 보다 젊은 군(<30세)과 나이든 군(>30세, 심장 환 자들의 연령을 반영하기 위해 중위수 연령이 60-65세인)을 모집하 는 이중접근법이 권장된다. 포함기준은 투약력 및 알고 있는 기저 질환에 대한 면담에서 얻은 데이터와, 기저의 심근기능이상에 대 한 대리 표지자의 역할을 하는, 심실 기능이상을 배제하기 위해 결 정치에 비교하여 판독한 혈액 내 나트륨이뇨펩티드(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide 또는 B-type natriuretic peptide) 측 정을 근거로 해야 한다[31]. 또한 그 집단은 성별이 균등하도록 나 누어져야 하고 다양한 인종이 섞여 포함되어야 한다. 통계학적으 로 적절한 정상 참고한계 결정치를 구하기 위해서 CLSI는 건강한 개체들의 각 군당 최소 120명의 개체를 권장하고 있다. 이 숫자는 비모수적 추정법을 사용하여 중앙 95% 참고구간의 한계(2.5 백분
위수와 97.5 백분위수에서의 한계)를 추정하기 위해 필요한 개체 수의 최소값으로 제안된 것이다. 이 개체 수는 99 백분위수 값을 구하는 데에는 적절하지 않으며 이를 위해 검정력이 적절한 분석 이 되려면 300-500명의 개체가 권장된다. 현존하는 모든 민감 검사 법(sensitive assays) 및/또는 hs 검사법을 동일한 참고집단이나 질 환집단 내에서 비교한 연구가 현재까지는 없다. Beckman Coulter 검사법으로 측정된 hs-cTnI를 제외하고, hs 검사법에 대한 데이터 에서는 남성의 hs-cTnI (Singulex assay [32])와 hs-cTnT [18]의 99 백 분위수 값이 여성보다 더 높은 것으로 나타났다[8]. Abbott AR- CHITECT의 원형인 STAT hs-TnI 검사법의 미발표된 데이터에 의하 면, 그 농도는 성별과 연령에 유의하게 의존적인 것으로 나타났다 (F.S. Apple, 개인 서신). 또한, 각 참고구간 시험 내에서 검출한계 이 상의 측정가능 값을 가지는 개체들의 분율이 연구마다 상이한 것 으로 나타났다. 검체의 종류, 검체의 처리 및 보관, 검체가 신선할 때에 분석되었는지 아니면 동결과 해동과정을 거쳐 분석되었는지 에 따라 이러한 차이가 나타나는 것 같다.
생물학적 변이
현존하는 민감 검사법을 이용해 오늘날의 진료현장에서 cTnI과 cTnT의 생물학적 변이를 구하는 것은, 이 검사법들로는 건강한 개 체에서의 농도를 신뢰성 있게 측정할 수 없기 때문에 불가능하다.
이 검사법들 대부분은 건강한 개체의 <15%에서만 측정가능 값을 감지할 수 있다[33, 34]. 반면, Table 3은 1개의 연구[36] 외에는 모 두 Wu 등이 초창기에 수집한 것과 동일한[35], 단기변이의 측정에 사용된 검체에서 hs 검사법 5개의 생물학적 변이 특성을 보여주고 있다[35-38]. 개체내 심장성 troponin 평균농도는 cTnI과 cTnT 모두 에서 2.2-4.9 ng/L이며 참고변화값(reference change value)의 범위 는 ±32-69.3%이다. 독립적으로 발표된 2개의 hs-cTnT 연구를 비 Table 2. Analytical characteristics of hs cardiac troponin assays.
Company/ platform/assay Cardiac troponin concentration at: Amino acid residues of epitopes
recognized by capture (C) and detection (D) MAbs LoD (ng/L) 99th Percentile (ng/L, CV)* 10% CV concentration (ng/L)
hs-cTnI
Abbott ARCHITECT† 1.2 16 (5.6) 3.0 C: 24-40; D: 41-49
Beckman Access† 2-3 8.6 (10) 8.6 C: 41-49; D: 24-40
Nanosphere MTP† 0.2 2.8 (9.5) 0.5 C: 136-147; D: MAb PA1010
Singulex Erenna† 0.09 10.1 (9.0) 0.88 C: 41-49; D: 27-41
Siemens Vista† 0.5 9 (5.0) 3 C: 30-35; D: 41-56, 171-190
hs-cTnT
Roche Elecsys‡ 5.0 14 (8) 13 C: 136-147; D: 125-131
*CV at the 99th percentile; †Under development and not available for commercial use; ‡Available for use worldwide but not cleared by the US Food and Drug Administration for use in the US.
Abbreciations: LoD, limit of detection; MTP, microtiter plate.
교하면 생물학적 변이의 특성으로 각각 84.5% [35]과 47% [36]인 양 의 참고변화값을 나타냈다. 단일검사결과에서 그리고 연속검사에 서 어느 정도의 심장성 troponin 변화가 실제 비정상과 시간경과 에 따른 변화를 나타내는지, 그리고 어느 정도의 변화가 단순한 잡 음인지, 심장성 troponin 결과의 임상적 판독에 도움이 되는 지침 을 확립하기 위해서는 이 데이터를 (아래에 논의된) 99 백분위수에 서의 정밀도 데이터와 함께 통계학적으로 적합하게 평가하는 것이 필요하다 .
99 백분위수에서의 비정밀도
Joint Task Force에 의해 발표된 2007 급성 심근경색증의 보편적 정의(2007 universal definition of myocardial infarction guidelines) [1]는 정밀도가 높으면 연속검사에서 유의한 변화를 더 잘 찾아낼 수 있다는 가정 하에서, 99 백분위수에서 총변이계수가 <10%인 검사법을 선호하여 사용할 것을 권장하고 있다. 그러나 근거기반 데이터에서는 변이계수가 20%여도 환자의 진단이나 위험도 평가 에 따른 치료에 있어서 오분류로 이어지지는 않기 때문에 99 백분 위수에서의 변이계수가 <20%인 검사법의 사용도 현재는 지지하 고 있다[39, 40]. 전세계에서 쓰이고 있는 대부분의 검사법이 이 부 류에 속하기 때문에 이것은 오늘날 진료현장에서 쓰이는 현존하 는 민감 cTnI 검사법에 유망한 정보이다.
Table 2는 6종의 hs 심장성 troponin 검사법에 대한 99 백분위수 농도에서의 변이계수와 10%의 변이계수가 확보된 최저농도를 보 여주고 있다. 모든 hs 검사법이 참고집단 99 백분위수에서 변이계 수 <10%를 보였고 몇몇 검사법은 더 낮은 자릿수의 농도에서 10%
의 변이계수를 보였다. 이런 정보는 분석상 잡음의 영향을 받지 않 으면서 hs 심장성 troponin의 값과 시간이 경과함에 따라 변화하 는 결과를 자신 있게 보고할 수 있도록 해주기 때문에 검사실 인력 과 임상의사에게 유용하다. 제조사의 시험으로부터 제시된 심장 성 troponin 검사법의 총비정밀도(Tables 1과 2에서 보이는 대로)
가 얼마나 잘 재현되는지 밝혀지는 것은 검사법이 여러 차례의 보 정과 시약 로트 변화를 거쳐 매일의 진료현장에서 사용되고 QC 물질이 수 주에 걸쳐 평가될 때이다. 현재로서는, Roche사의 hs- cTnT 검사법만이 진료현장에서 사용되고 있으며 이것은 99 백분 위수 농도에서 총 변이계수 10%라는 질 특성을 잘 유지해오는 것 으로 보인다[18, 19]. 새로운 hs-cTnT 검사법을 예전의 4세대 cTnT 검사법과 비교하면 2개의 연구에서는 >100 ng/L인 값에서 일치가 잘 되나(기울기, 0.962-1.087) [18] 다른 연구에서는 불일치가 높다 (기울기, 0.77) [29].
결 론
이 고찰은 cTnI 및 cTnT 검사법에 관련된 분석성능과 참고한계 의 주요 문제들을 분명히 짚고자 했으며 특별히 저농도(즉, ng/L 또는 pg/mL)를 측정하기 위해 사용되는 hs 검사법을 다루었다. 명 명법을 명확하게 하는 데에 도움이 되도록 권고안을 작성했다. 이 고찰은 또한 심장성 troponin 측정의 기술이 발달함에 따라 추가 로 직면하게 되는 난점을 명시하였다. 이런 개념들에 대한 소개를 통해 검사실 인력과 임상의사 모두가, 전세계 진료현장에서 이 검 사법들이 어떻게 사용되고 있는지에 대해 통합된 관점을 가지게 되기를 기대한다.
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Abbott* Beckman* Roche (E170)† Siemens* Singulex‡
CV-A (%) 13.8 14.5 7.8 13.0 8.3
CV-I (%) 15.2 6.1 15.0 12.9 9.7
CV-G (%) 70.5 34.8 NA 12.3 57
Index of individuality 0.22 0.46 NA 0.11 0.21
RCV (%)§ NA NA 47.0 NA NA
RCV increase (%)II 69.3 63.8 NA 57.5 46.0
RCV decrease (%)II -40.9 -38.9 NA -36.5 -32
Within-individual mean (ng/L) 3.5 4.9 NA 5.5 2.8
*Apple et al. [38]; †Vasile et al. [36]; ‡Wu et al. [35]; §RCV percentage applies to the parametric data; IIRCV increase and decrease percentages refer to nonparametric data and are log-transformed.
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