Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 7 pp. 3419-3424, 2013 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2013.14.7.3419 B 형간염항원및항체검사를위한화학발광면역검사법 (CIA) 과면역크로마토그래피법 (ICA) 의비교분석 김혜정 1, 김은희 2* 1 경운대학교임상병리학과, 2 경운대학교치위생학과 Comparison of chemiluminescence immunoassay (CIA) and immunochromatography assay(ica) for Detecting HBsAg and Hye-Jeong Kim 1 and Eun-Hee Kim 2* 1 Department of Biomedical Laboratory Science, Kyungwoon University 2 Department of Dental Hygiene, Kyungwoon University 요약 B형간염표면항원및항체 (HBsAg와 anti-hbs) 에대한검사방법으로화학발광면역검사법 (CIA) 을포함한면역검사법을주로사용하고있으나최근간편한면역크로마토그래피법 (ICA) 의사용이늘고있는추세이다. 본연구에서는 CIA법을이용한정량검사법과비교하여신속검사인 ICA법의민감도를평가하고자하였다. 대학병원에간염검사를의뢰한검체중 CIA법에서양성및음성으로나온 120 검체를선정하여 ICA법으로분석하였다. ICA법과 CIA법의일치율은항원 97% 와항체 90% 로나타났다. 항원검사의 ICA법민감도, 특이도, 양성예측도, 음성예측도는각각 97%, 100%, 100% 및 96.8% 로나타났으며, 항체검사는각각 90%, 93.3%, 93.1% 및 90.3% 로나타났다. ICA법을임상에서사용시결과판독에주의가필요하며, 낮은역가의경우검출되지않는제한점이있으므로예민도가높은다른검사법을이용하여이중검사를시행해야할것으로사료된다. Abstract Diverse immunoassays including a chemiluminescent immunoassay (CIA) are used to detect hepatitis B surface antigen (HBsAg) and antibody (anti-hbs). Recently, an increasing number of institutions have been utilizing an immunochromatography assay (ICA), which is easy to use. In this study, We evaluated ICA kits for the rapid detection of HBsAg and anti-hbs by comparing them with a CIA. A total of 120 serum hospital samples, were collected for the whole month, were assayed using ICA kit. The Concordance rate, sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of the ICA for HBsAg based on CIA results were 97%, 97%, 100%, 100%, and 96.8%, respectively. The diagnostic performances of the ICA for were 90%, 90%, 93.3%, 93.1%, and 90.3%, respectively. The ICA kit failed to detect HBsAg and anti-hbs in low reactive samples. The ICA kits for the rapid detection of HBsAg might be recommended for interpreted with caution and dual analysis in the clinical laboratory. Key Words :, Chemiluminescent immunoassay, HBsAg, Immunochromatography assay 1. 서론 B형간염바이러스 (hepatitis B virus, HBV) 는예방접종을비롯한적극적인관리에도불구하고전세계적으로약 3억 5천만명이만성질환에이환되어있으며 [1] 이상 * Corresponding Author : Eun-Hee Kim(Kyungwoon Univ.) Tel: +82-54-479-1303 email: keh@ikw.ac.kr Received June 24, 2013 Revised July 10, 2013 Accepted July 11, 2013 태가오래계속되면간세포의파괴로간경변과간암으로진행될가능성이크기때문에세계적인건강문제로대두되고있다. 현재우리나라인구의약 5~8%( 약 350만명 ) 가 B형간염표면항원 (hepatitis B surface antigen, HBsAg) 의보균자인것으로보고하고있다 [2]. 3419
한국산학기술학회논문지제 14 권제 7 호, 2013 B형간염진단을위한 B형간염표면항원 (Hepatitis B surface antigen, HBsAg) 및 B형간염표면항체 (anti-hbs) 검사는대부분의병원에서미세입자효소면역검사법 (microparticle enzyme immunoassay, MEIA), 방사면역검사법 (radio- immunoassay, RIA), 효소면역검사법 (enzyme immunoassay, EIA), 화학발광면역검사법 (chemiluminescence immunoassay, CIA) 법등이사용되고있으나, 최근방법이간단하고신속검사가가능한면역크로마토그래피법 (immunochrom- atography assay, ICA) 의사용이늘고있다. HBsAg 및 anti HBs 검출방법으로사용하는 RIA (Radioimmunoassay) 법은짧은시간에많은시료를동시에측정할수있고, 민감도또한우수한것으로알려져있지만방사능을사용해야하는위험과시간이요구되는단점이있다 [3]. CIA법과 EIA법은민감도가높고자동화가가능한검사법으로미세한양까지측정이가능할정도로민감도가우수하여임상에서주로사용하지만고가의검사법으로자동화장비가필요하다 [4,5]. 그에반해 ICA법은저가이면서검사방법이간단하고신속한검사가가능하며소규모종합병원에서도검사가가능하여그사용이늘고있다. 정도관리협회발표에의하면 ICA법을사용하는기관의비율이 2001년도 6~7% 이던것이 2002 년도 13% 로증가하였고, 2003년도에는 15~16% 로매년증가하여 2009년 23.6% 로보고하고있다 [6-9]. 그러나 ICA법은 Kit와시약의보존상태및반응시간등이결과에영향을미칠수있으며정량적면역검사보다민감도가낮은것으로보고되고있다 [10,11]. Yang 등 [10] 의보고에의하면 ICA법은진단시약의제품에따라다양한민감도를보이는것으로보고하고있다. ICA법과 MEIA법을비교한연구에서도 ICA법의낮은민감도를보고하고있으며 [12], 외부신빙도조사결과에서도 ICA 법의위음성을보고하고있다 [8]. 임상에서많이사용하고있는 ICA법으로진단할경우오진의결과를초래할수있어 ICA법에대한예민도분석이요구된다. 최근 ICA법제품들은높은민감도와특이도를제시하며검출한계를낮춘제품들이출시되고있으나정확한판정을위하여계속적인연구가필요하고본다. 이에 HBsAg과 anti-hbs검사를화학발광면역측정법 (CIA) 을이용한정량검사법과비교하여신속검사인 ICA법의민감도및특이도를평가해보고자하였다. 2. 재료및방법 2.1 연구대상 경북일개대학병원종합건강검진센터에내원한건강 검진환자의검체를선정하여 CIA( 화학발광면역측정 ) 분석법에의해 HBsAg이양성인 30검체와음성인 30검체, anti-hbs가양성인 30검체와음성인 30검체를대상으로연구를시행하였다. CIA 정량분석에의한검체의특성은 Table 1과같다. 양성인검체는항원및항체농도를고려하여낮은농도에서높은농도까지구간별로선정하였으며개인정보보호를위하여검체는익명으로실시하였다. [Table 1] Concentration results of HBsAg and anti-hbs of specimens by Chemiluminescence immunoassay (CIA) (n=120) HBsAg 2.1 연구방법 Concentration (IU/ml) No. of specimens Negative 0 30(25%) Positive 20~5352 30(25%) Negative 0 30(25%) Positive 11~372 30(25%) 2.1.1 HBsAg 및 anti-hbs 검사 혈액을원심분리하여혈청을분리한후사용하기전냉장보관하였고검사를시행하기전에 30분동안실온에보관후검사하였다. 화학발광면역측정법은 B형간염표면항원검사중 ARCHITECT i2000 (Abbott Laboratories, Abbott Park. IL USA) 를사용하였고, 미세입자에결합된단클론항체인 anti-hbs가 B형간염표면항원에반응하여검사되는화학발광면역측정법 (chemiluminescent microparticle immunoassay, CMIA) 의원리를이용하였다. 측정범위는 0.05-250 IU/mL이고 0.05 IU/mL 이상을양성으로판정한다. HBsAg 및 anti-hbs에대한 ICA법은 ( 주 ) 에스디 (Standard Diagnostics, Inc., Yongin, Korea) 의 SD HBsAg 및 SD anti-hbs 제품을사용하였다. 모든검사는 SD사 [15] 의지침대로검사를시행하였다. 판독방법으로는대조선과검사선의위치에색이나타나는경우양성으로판독하였고, 검사선색의진하기에따라 4등급 (3+, 2+, 1+, 0.5+) 으로나누어판독하였다. 대조선에만색이나타나는경우음성으로판독하였다. 또한선의색이희미해지거나대조선의색이나타나지않은경우에는재시험을하였다. 2.1.2 통계분석 간염검사의 CIA 법과 ICA 법연관성분석을위하여 χ 2 ( 카이제곱 ) 검정을실시하였으며, CIA 법의 HBsAg 항원 3420
B 형간염항원및항체검사를위한화학발광면역검사법 (CIA) 과면역크로마토그래피법 (ICA) 의비교분석 농도와 ICA법의검사선 (Test bar) 색의농담 ( 濃淡 ) 정도와의관련성분석을위하여상관분석 (Correlational analysis) 을실시하였다. 통계분석은 SPSS version 13.0(SPSS Inc., USA) 을사용하였으며 p값이 0.05 미만인경우통계적으로유의한것으로판정하였다. 3. 결과 3.1 CIA법과 ICA법으로측정한 HBsAg 비교분석 CIA법에서음성인 30검체는 ICA법에서 30검체모두음성으로나타나 100% 의일치율을보였다. CIA법에서양성인 30검체는 ICA법에서 29검체가양성으로나타나 97% 의일치율을보였다. HBsAg 검사의 CIA법과 ICA법은통계적으로유의한관련성을보였다 (p<0.001)[table 2]. [Table 2] Comparison of the results of HBsAg assayed by immunochromatography (ICA) with those by Chemiluminescence immunoassay (CIA) ICA Negative CIA Positive Negative 30 1 Positive 0 29 Concordance rate(%) 30/30 # (100%) 29/30 # (97%) p value < 0.001 *** # Negaitve in 30 out of 30 samples, positive in 29 out of 30 samples. *** P value less than 0.001 is significance level by χ 2 -test. 3.2 CIA법과 ICA법으로측정한 anti-hbs 비교분석 ICA법에서 anti-hbs 음성인 30검체와양성인 30검체를대상으로실시한결과음성인 30검체중 28검체에서음성으로검출할수있었고 93.3% 의일치율을보였다. 한편 anti-hbs 양성인 30검체중에서 27검체를양성으로검출하였고 90% 의일치율을보였다. 검사의 CIA법과 ICA법은통계적으로유의한관련성을보였다 (p<0.001) [Table 3]. [Table 3] Cmparison of the results of anti-hbs assayed by immunochromatography (ICA) with those by chemiluminescence immunoassay (CIA) ICA Negative CIA Positive Negative 28 3 Positive 2 27 Concordance rate(%) 28/30 # (93.3%) 27/30 # (90.0%) p value < 0.001 *** # Negaitve in 28 out of 30 samples, positive in 27 out of 30 samples. *** P value less than 0.001 is significance level by χ 2 -test. 3.3 ICA법의 HBsAg 와 anti-hbs 검사민감도, 특이도, 양성예측도및음성예측도 ICA법으로측정한 HBsAg과 anti-hbs 검사의민감도는각각 97% 및 90% 로나타났으며특이도는각각 100% 및 93.3% 로나타났다. HBsAg 검사가 anti-hbs 검사에비해민감도와특이도가높은것으로나타났다. 또한, 특이도에비하여민감도가낮은것으로나타났다. HBsAg 과 anti-hbs의양성예측도는 100% 와 93.1% 를보였으며, 음성예측도는 96.8% 와 90.3% 로나타났다 [Table 4]. [Table 4] Diagnostic performances (sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value) of immunochromatography (ICA) based on chemiluminescence immunoassay (CIA) results * HBsAg Sensitivity(%) 97.0 90.0 Specificity(%) 100 93.3 PPV(%) * 100 93.1 NPV(%) # 96.8 90.3 PPV, positive predicive value. # NPV, negative predicive value. 3.4 CIA법과 ICA법의상관성분석 CIA법의 HBsAg 농도와 ICA법의검사선색의농담 ( 濃淡 ) 정도와의관련성분석은상관계수 (r) 가 0.780으로높은상관성을보였다 (p 0.001). anti-hbs도상관계수 (r) 가 0.736으로높은상관성을보였다 (p 0.001)[Table 5]. 3421
한국산학기술학회논문지제 14 권제 7 호, 2013 [Table 5] Correlational analysis of HBsAg and anti-hbs by ARCHITECT i2000 and ICA ICA *** p 0.001 HBsAg HBsAg 0.780 *** CIA 0.736 *** 4. 고찰 전세계적으로높은사망률과유병률의주요원인이되는 B형간염바이러스 (Hepatitis B virus, HBV) 는흔히간경변증혹은간세포암종을야기하여국민건강에미치는영향이매우크다 [13]. 간암의원인중 75% 가 B형간염바이러스로알려져있으며, 2009년보건복지부통계연보에의하면간암에의한사망은전체암사망의 5위로보고하고있다 [14]. 이러한 B형간염의치료를위해서는조기발견이매우중요한문제라고할수있다. B형간염진단을위한 B형간염표면항원 (HBsAg) 및항체 (anti-hbs) 의검사를위해현재병원에서는미세한양까지측정가능한면역법자동화장비를사용하고있으나가격이싸고신속간단한장점때문에면역크로마토그래피법 (immunochromatography assay, ICA) 의사용이계속늘어나고있다. 외부신빙도조사에따르면 2001 년 [6] 에는 HBsAg과 anti-hbs 검사를 ICA법으로실시한기관이각각 6.6%, 7.2% 이던것이 2002년 [7] 에는각각 13.4%, 13.5% 로약 2배증가하였고, 계속적인증가로 2009년에는약 23.6% 의많은기관에서사용되고있다고보고하고있다 [8]. 그러나 2009년 2차신빙도검사에서 CIA는 100% 의일치율을나타낸반면에 ICA는전체 185 기관중 3기관에서 HBsAg 위음성으로판정되었고 anti-hbs는 178기관중 4기관에서위음성으로판정하여일치율이낮게나타났다 [8]. 본연구에서는 B형간염항원및항체를진단하여민감도와특이도를 99% 로제시하고있는 ICA법제품에대한신뢰성을확보를위해 CIA법과비교, 분석하여상관성을알아보고특이도, 민감도, 양성예측도및음성예측도를측정하였다. 연구결과에따르면 CIA법과 ICA법의간염항원양성일치율은 97%, 음성일치율은 100% 로나타났으며, 간염항체양성일치율은 90%, 음성일치율은 93.3% 로나타났다. 검체에대한두검사법의일치율은항원에비해항체가낮은것으로나타났다. HBsAg 검사에있어서 100% 의 특이도와 97% 의민감도를보여간염에이환된환자를양성으로판정할확률인민감도가낮은것으로나타나간염환자의정확한진단을위해서검사판정에주의를기울여야할것이다. 결과가양성이나온경우실제로질환이있을비를나타내는양성예측도는 100% 로높은수치를보였으며, 음성예측도는 96.8% 로나타나위음성의위험을가지고있는것으로나타났다. 또한 anti-hbs는 93.3% 의특이도와 90% 의민감도를보였으며양성예측도는 93.1%, 음성예측도는 90.3% 로나타났다. ICA법의 anti-hbs 검사는 HBsAg 검사에비해일치율, 민감도, 특이도, 예측도모두낮은결과를나타내었다. MEIA법과두시약회사의 ICA법을비교분석한 Whang[11] 의연구에서는 HBsAg의경우특이도 100% 와민감도 97% 를나타내며본연구와일치하였으나 anti-hbs의경우 86~96% 의특이도와 74~837% 의민감도를보이며본연구보다낮게나타났다. 또한본연구와같이 anti-hbs 검사는 HBsAg 검사에비해일치율, 민감도, 특이도, 예측도모두낮은결과를나타내었다. ( 주 ) 에스디 (Standard Diagnostics, Inc., Yongin, Korea) 사의자료 (2013년) 에서는 HBsAg의민감도는 99% 이상, 특이도 99% 이상이라고제공하고있으나 [15] 본연구결과에서는민감도 97%, 특이도 100% 로민감도에서약 2% 의오차가있었다. anti-hbs의경우민감도 91.7%, 특이도 98.9% 로제공하고있으나, 본연구결과에서는민감도 90.0%, 특이도 93.3% 로민감도와특이도모두 2%~5% 정도의오차를나타내었다. MEIA법과 ICA법을비교분석한 Cha의연구 [12] 에서는 HBsAg는 100% 의특이도로본연구와일치하였으나민감도에서는 65% 로본연구의 97% 에비해비교적낮은결과를보였다. 본연구에서 CIA법으로측정한간염항원및항체농도는 ICA법의검사선색의농담 ( 濃淡 ) 과관련성이있는것으로나타났으며농도가높을수록검사선의색이진하게나타났다. 그러나 HBsAg의경우 CIA법의항원농도가 60 IU/ml 이하인검체는 ICA법으로검사하였을때음성으로나타나낮은농도의바이러스를가지는환자의경우 HBsAg 신속검사결과만으로진단하는것은부적절한것으로나타났다. Yang[10] 의연구에서는 SD사 ICA 법 HBsAg 농도검출한계를 1.89~5.73 IU/ml로보고하고있어본연구와차이를보이며 ICA법은오류를범할수있는여러원인이있으므로사용에주의가필요할것이다. 급성 B형간염환자의경우혈중 HBsAg 농도가대부분 1000 IU/ml 이상되기때문에 ICA법으로측정이가능하나급성 B형간염초기나회복기환자및혈중 HBsAg 농도가낮은환자의경우위음성을초래할수있는것이다 [16]. 3422
B 형간염항원및항체검사를위한화학발광면역검사법 (CIA) 과면역크로마토그래피법 (ICA) 의비교분석 그러므로 anti-hbs에비해민감도가낮은 HBsAg의경우임상에서사용시결과판독에주의가필요하며, 낮은역가의경우검출되지않는제한점이있으므로 HBsAg 음성검체는예민도가높은다른검사법을이용하여이중검사가병행되어야할것으로사료된다. References [1] Y. F. Liaw, and C. M. Chu, Hepatitis B virus infection, Lancet, Vol.14, pp.582-92, 2009 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/s0140-6736(09)60207-5 [2] S. Y. Kwon, and C. H. Lee, Epidemiology and prevention of hepatitis B virus infection, Korean J Hepatol, Vol.17, pp.87-95, 2011 DOI: http://dx.doi.org/10.3350/kjhep.2011.17.2.87 [3] O. D. Oh, J. S. Geum, Y. H. Lee, Y. S. Park, U. B. Pyeon, and C. U. Choei, Taxol of radioimmunoassay for I-125 label compounds, Korean J Biomed Lab, Vol.3, pp.125-130, 1997 [4] S. Yagci, and E. Padalko, Comparison of Monolisa HCV Ag/Ab ULTRA With Two Anti-HCV Assays For the Detection of HCV Infection in Hospital Setting, Curr Microbiol, Vol.64, pp.148-151, 2012 DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s00284-011-0046-7 [5] S. M. Song, W. I. Oh, and D. W. Kim, Evaluation of Serologic Marker Tests for Hepatitis B Viral Infection Using the Automated Immunoassay System ARCHITECT i2000, Korean J Clin Patho, Vol.22, pp.42-6, 2002 [6] Y. J. Cha, D. G. Kum, S. W. Kim, T. Y. Kim, J. R. Kim, H. S. Kim, M. H. Park, S. H. Park, A. J. Park, H. C. Son, J. S. Yang, K. S. Lee, and S. L. Chae, Annual report on external quality assessment in immunoserology in Korea(2001), J Lab Med Quality Assurance, Vol.24, pp.27-38, 2002 [7] Y. J. Cha, D. G. Kum, S. W. Kim, T. Y. Kim, J. R. Kim, H. S. Kim, M. H. Park, S. H. Park, A. J. Park, H. C. Son, J. S. Yang, K. S. Lee, and S. L. Chae, Annual report on external quality assessment in immunoserology in Korea(2002), J Lab Med Quality Assurance, Vol.25, pp.51-71, 2003 [8] Y. J. Cha, S. Y. Kwon, T. Y. Kim, J. R. Kim, H. S. Kim, M. H. Park, S. H. Park, A. J. Park, J. H. Bai, H. C. Son, K. S. Lee, and S. L. Chae, Annual report on external quality assessment in immunoserology in Korea(2009), J Lab Med Quality Assurance, Vol.32, pp.45-68, 2010 [9] Y. J. Cha, S. Y. Kwon, D. G. Kum, S. W. Kim, T. Y. Kim, J. R. Kim, H. S. Kim, M. H. Park, S. H. Park, A. J. Park, H. C. Son, J. S. Yang, K. S. Lee, and S. L. Chae, Annual report on external quality assessment in immunoserology in Korea(2003), J Clin Patholo & Quality Control, Vol.26, pp.47-69, 2004 [10] J. Y. Yang, J. H. Kim, and Y. S. Kim, Comparison of Nine Different Qualitative HBsAg Assay Kits, Korean J Lab Med, Vol.30, pp.178-84, 2010 DOI: http://dx.doi.org/10.3343/kjlm.2010.30.2.178 [11] D. H. Whang, T. H. Um, Comparison of Immunochromatography Assays and Quantitative Immunoassays for Detecting HBsAg and ", Korean J Lab Med, Vol.25, pp.186-191, 2005 [12] Y. J. Cha, J. S. Yang, and S. L. Chae, Evaluation of indigenously manufactured immunochromatographic assay systems for rapid detection of hepatitis B surface antigen and antibody, Koean J Lab Med, Vol.26, pp.52-7, 2006 DOI: http://dx.doi.org/10.3343/kjlm.2006.26.1.52 [13] K. S. Lee, and D. J. Kim, Management of Chronic Hepatitis B, Korean J Hepatol, Vol.13, pp.447-488, 2007 DOI: http://dx.doi.org/10.3350/kjhep.2007.13.4.447 [14] Ministry of Health welfare. Year book. http:// www.mw.go.kr/, last visited on 13 March 2013 [15] Standard Diagnostics, Inc., Yongin, Korea. HBsAg, anti-hbs product features. http:// www.standardia.com/, last visited on 30 April 2013 [16] A. Rodella, C. Galli, L. Terlenghi, F. Perandin, C. Bonfanti, and N. Manca, Quantitative analysis of HBsAg, IgM anti-hbc and anti-hbc avidity in acute and chronic hepatitis B", J Clin Virol, Vol.37, pp.206-12, 2006 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcv.2006.06.011 김혜정 (Hye-Jeong Kim) [ 정회원 ] < 관심분야 > 혈액응고학, 천연물효능평가, 면역혈청 1990 년 2 월 : 계명대학교공중보건학과 ( 학사 ) 2004 년 8 월 : 경북대학교보건학과 ( 석사 ) 2008 년 8 월 : 계명대학교공중보건학과 ( 박사 ) 2011 년 3 월 ~ 현재 : 경운대학교임상병리학과교수 3423
한국산학기술학회논문지제 14 권제 7 호, 2013 김은희 (Eun-Hee Kim) [ 정회원 ] 2004 년 8 월 : 인제대학교보건대학원병원경영학과 ( 보건학석사 ) 2011 년 2 월 : 계명대학교대학원공중보건학과 ( 보건학박사 ) 2011 년 3 월 ~ 현재 : 경운대학교치위생학과교수 < 관심분야 > 구강병리, 노인구강보건 3424