대한임상병리사회지 : 제 26 권제 1 호 1994. 방사면역측정법과화학발광면역측정법간 T 3, T 4, TSH 비교분석 한양대학교병원임상병리과 한지홍 위승철 김소영 민형식 이주업 Key words : T 3, T 4 and TSH assay comparing CLIA with RIA 1. 서 론 하였으며, 본실험실에서는 T 3, T 4, TSH 에 대 하여 CLIA와 RIA 를비교하여다음과같은성 방사면역측정법 (RIA) 은 1960 년대 Yalow와 적을얻었기에보고하는바이다. Berson 이처음소개한후, 1970 년대에이르러 서상품화되기시작하여임상진단검사에현재 n. 재료및방법 까지널리이용되고있다. RIA 는좋은예민도, 정확도, 정밀도를갖고있으며, 거의모든미량 1. 재료 성분측정에적용할수있는장점을지니고있 으나, tracer 인 radio - isotope 의 짧은반감기와 한양대학교병원내과에내원하여검사를받 은환자의검체를대상으로하였으며, 미리 RIA 로측정한겸체를 CLIA 로측정하였다. CLIA 의재현성정도를평가하기위하여 Bio -RAD 사의 Lyphochek Q.C serum 을사용하였 다. RIA 에 사용한 kit 는 Th T 4 는 Ciba - Corning 사, TSH 는 IDS 사의제품이 CLIA 는 Ciba- Corning사의제품을사용하였다. 안전관리의문제점, 폐기물의환경오염등위험소인을가지고있어이러한문제를극복하기위해비방사성동위원소를이용한면역분석법개발에많은연구를하고있다. 지금까지개발된방법중에서가장널리이용되고있는것들로는효소를이용한 enzyme lmmunoassay (EIA), 형광물질을이용한 fluorescence immu noassay (FIA), 화학발광체를이용한 chemiluminescence immunoassay (CLIA) 등이있다. CLIA 에서는 tracer 로사용할수있는여러 2. 방법 발광체가있으나발광되는빛의양이많고반 응시간이짧은 acridinium ester가최근널리쓰이고있다. Acridinium ester는 1977 년 Woodhead, Mccapra가처음발견하여 lmmunoassay 법의표지물로응용하였으며 1988 년임상분야에화학발광면역측정법인 chemilumi system 이도입되었다. CLIA 는 1993 년국내에처음판매되기시작 1) RIA 와 CLIA 의검사방법 RIA 의 T], T 4 측정은항원에 125-1 를표 지한경합적반응을이용한것이었으며, TSH 는 항체에 125-1 를표지한면역방사계수측정법 을이용한것이었다. CLIA 의 Th T 4 측정은항체에 acridinium ester 를표지한경합적반응을이용한것이었고, - 190-
TSH는항체에 acridinium ester를표지한면역화학발광계수측정법을이용한것이였다. 각검사절차는제조회사의방법대로시행하였다. 2) Precision of intra and inter-assay CLIA 의재현성 (reproducibility) 은 Bio-RAD 사의 Lyphochek Q.C serum 의높은치, 중간치, 낮은치세가지를한시료당 10 회씩반복측정한후 C.V (coefficient variation) 을산출평가하였다. 3) 회수율조사 (recovery test) 함량을알고있는시료에표준액을첨가하여 CLIA 의회수율을조사하였다. 4) RIA와 CLIA의상관관계조사 RIA와 CLIA 의상관관계는 T 3, T 4 120 예, TSH 101 예를대상으로 RIA kit로측정한값과 CLIA kit로측정한값을상호비교하였다. ill. 성적 1. Precision of intra and inter - assay CLIA 의재현성조사를통하여정밀도를알아보기위해농도가각기다른세가지시료를같은 Lot. No. kit로 10 회반복측정하여 intra - assay varience를산출하고, 분석시간올달리해서 10 회반복측정하여 inter assay vanence를조사하였던바, 표 1 에나타난바와같이 T 3 의경우전자는 1.76""'4.40 % 였고, 후자는 3.16""'5.81 % 였다. T 4 의경우전자는 1.65 ""'8.12 % 였고, 후자는 4.44""'9.47 % 였다. T able 1. Intra and inter - assay result Analyte Lyphochek Q.C serum I Number of I determination Intra - assay varience Mean SD CV% Lypho 1 92001 10 82.9 2.77 3.34 T 3 Lypho 2 92002 10 217.7 9.57 4.40 Lypho 3 92003 10 362.2 6.38 1.76 Lypho 1 10 2.6 0.21 8.12 T 4 Lypho 2 10 8.3 0.14 1.65 Lypho 3 10 18.2 0.40 2.18 Lypho 1 10 1.44 0.03 2.30 TSH Lypho 2 10 6.89 0.18 2.59 Lypho 3 10 24.07 0.69 2.88 Inter - assay varience Lypho 1 92001 10 86.3 5.01 5.81 T 3 Lypho 2 92002 10 215.9 8.08 3.74 Lypho 3 92003 10 366.3 11.57 3.16 Lypho 1 10 2.48 0.23 9.47 T 4 Lypho 2 10 8.65 0.58 6.66 Lypho 3 10 17.68 0.79 4.44 Lypho 1 10 1.55 0.15 9.54 TSH Lypho 2 10 7.41 0.56 7.52 Lypho 3 10 26.03 1.72 6.59 m 1, 4
TSH 의경우전자는 2.30""2.88 % 였고, 후자 는 6.59""9.54 % 였다. 일반적으로 intra assay vanence 는 10 % 이내, inter assay va-rience 는 15 % 이내를허용범위로간주하고있어 CLIA 의재현성조사는양호한결과라볼수있었 다. 2. 회수율조사 각각의첨가회수율을조사하였다. 표 2 에나타난바와같이 T 3 의농도가 92 ng!dl 에서는 106.5 % 로약간높은회수율을보였 고, 388 ng!dl 에서는 91.8 % 로약간낮은회수 율을보였다. 표 3 에나타난바와같이 T 4 의농도가 4.11 μg!dl 에서는 99.3 %, 19.6μg!dl 에서 97.2 % 로 약간낮은회수율을보였다. 표 4 에나타난바와같이 TSH 의농도가 16, CLIA 의정확도를조사하기위해함량을알 고있는시료에 T 3 의경우 92 ng! dl, 388 ng! dl, T 4 의경우 4.11, 땅!dl, 19.6 μg!dl, TSH 의경우 16.9μIU!ml, 33.8μIU!ml 의표준액을첨가하여 9 μiu!ml 에서는 99.1 %, 33.8 μiu!ml 에서는 99. 4% 로약간낮은회수율을보였다. 이실험에서 T 3, T h TSH 의회수율은대체로 양호한것으로판단되었다. Table 2. The measurement of T 3 in serum containing additive amount of T 3 Added amount Observed value Expected value Recovery Bias (μg!dl) (μ:g!d l) (μg!dl) (%) (%) 92 115 108 106.5 6.5 388 235 256 91.8-8.5 Means 99.2-1.7 Table 3. The measurement of T 4 in serum containing additive amount of T 4 Added amount Observed value Expected value Recovery Bias (μg!dl) (μg!dl) (μg!dl) (%) (% ) 4.11 5.70 5.74 99.3-0.7 19.60 13.10 13.48 97.2-2.8 Means 98.3-1.8 Table 4. The measurement of TSH in serum containing additive amount of TSH Added amount Observed value Expected value Recovery Bias (μiu!ml) (μiu!ml) ( μiu!ml) (%) (%) 16.9 9.60 9.69 99.1-0.9 33.8 18.46 18.58 99.4-0.6 Means 99.3-0.8 3. RIA 와 C 니 A 의상관관계조사같이 r=0.927, y= 1.198x-72.041, T 4 의경우그 림 2 에나타난바와같이 r=0.980, y=0.978x+ 현재가장일반적으로사용되고있는 RIA 와 0.038, TSH 의경우그림 3 에나타난바와같이 최근소개된 CLIA 로 T 3, T 4 는 120 예, TSH 는 r=0.980, y= 1. 249x+0.192 로써 T3, T4, TSH 모 101 예를측정하여두방법간의상관관계를조두양호한상관관계를나타내었다. 사하였던바, T3 의경우그림 1 에나타난바와 - 192-
m m800 력m 띠{ Q1200 (ng/dl) 1000 600 V r n = = = 1i nu -- ωr X nj η8 따 r{ 400 200 n U n U 200 400 T3 RIA 600 800 Fig. 1. Correlation for T3 between CLIA and RIA 1000 (ng/ dl) 40 (μg/dl) 30 y=0.978x +0.038 r=0.980 n=120 훌 Q{ *vrh 20 럭10 O O 40 (μg/dl) 10 20 T4 RIA Fig. 2. Correlation for T4 between CLIA and RIA 30
30 (μiu/m l) { Q20 }{m 10 력V r n --= = 1i nu 1i mm Q X + nu 패싸m nu MO O 25 (μiu/ml) 5 10 15 TSH RIA Fig. 3. Correlation for TSH between CLIA and RIA 20 N. 고 갑상선기능조절은뇌하수체에서분비하는 TSH(thyroid stimulating hormone) 에의하여 조절되고, 이 TSH 는시상하부에서조절하는 TRH (thyrotropin releasing hormone) 에의하여 조절됨이 Guillemin 1 ) 에의하여증명되었다. 시상하부에서분비하는 TRH 는뇌하수체를 자극하여 TSH 의분비및생산을촉진하고, TSH 는갑상선을자극하여갑상선기능을항진 시켜혈중 T 3, T 4 의농도를증가시킨다. 반대로 혈중 T 3, T 4 는뇌하수체에작용하여 TSH 분비 를억제하고 2), 한편으로는아직확실히알려지 지않은기전으로시상하부에작용하여갑상선 에서 T 3, T 4 의과잉생산을억제한다. 이와같 은 negative feedback 기전에의해서혈중 T3, 찰 T 4 의농도가일정하게유지된다 3) 갑상선질환환자중에서약 40 % 는특유한 병력과임상소견만으로갑상선의기능상태를 판단할수있고, 또약 30 % 는혈액검사가필 요하고나머지약 25 % 는정확한진단을위하 여각종혈액검사와특수자극시험 (stimula tion test) 이필요하다. 나머지 5% 는정확한진단 을내리기위하여시간이걸리는방사성동위원 소옥소를이용한대사검사를포함한각종기 능검사가필요하다 4) Rootwelt 등 5) 은정상및기능항진증에서는 T 3, T 4, TSH 측정이가장유효한검사방법이 며, 기능저하증에서는 Free T 4 index 및 TSH 가유효한검사방법이라보고하였다. 혈중 T 3 는 1952 년 Gross 와 Pitt - Rivers 가 최초로혈청에서증명하였고 6) 그후 Gharib 둥 이 T 3 방사면역측정법을개발하여극히미량인 T 3 를더욱정확하게측정할수있게되었다.7-9) 혈중 T 4 측정은 1960년 Ekins 10 ) 가포화분석법을이용하여정량한후, 1964 년 Murphy 둥 11) 은 비슷한경합적단백질결합능을이용하는원리로 전혈중 T 4 치를측정하는간편한방법을개발 하여갑상선기능검사법으로이용한결과 TBG (thyroxine binding globulin) 변화가없는경우 에는갑상선기능상태를잘반영한다는것이 널리알려졌다. 1963 년 Condliffe l2 ) 가고순도의 h-tsh 를 만들게됨에따라같은해 Utiger 등 13) 은항 h-tsh 항체의생산을가능토록하였고, 1967 년 Odell 및 Wilber 등 14) 이처음 TSH 방사면 역측정법을보고하였다. 혈중 T 3, T h TSH 분석에 널리이용되고있 m m A 4
는방법들은방사면역측정법 (RIA), 효소면역 RIA 와의상관관계는 T 3 의경우그림 1 과같 측정법 (EIA), 형광면역측정법 (FIA), 화학발광이 y= 1.198x-72.041, r=0.927, T 4 의경우그 면역측정법 (CLIA) 둥이있으며, 특히 RIA 는림 2 와같이 y=0.978x+0.038, r=0.980, TSH 국내의많은검사실에서이용하고있다. RIA 의경우그림 3 과같이 y= 1.249x+0.192, r= 는좋은예민도, 정확도, 정밀도를갖고있으며 0.980로써양호한상관관계를나타내었다. G. 거의모든미량성분측정에적용될수있는장 Ellis등 19) 이보고한 CLIA와 RIA와의상관관계 점올지니고있으나, tracer 로사용하는 radio 는 T 3 의경우 r=0.953, y= 1.12x-0.27, T. 의 -isotope 은짧은반감기와안전관리의문제점, 경우 r=0.977, y= 1.10x-2.26, TSH 의경우 폐기물의환경오염둥위험소인을가지고있다. CLIA 와 RIA 와의상관관계는 r=0.989, y=o. CLIA 의 tracer 로최근널리사용되는 acri- 910x+0.060 이었다. dinium ester(ae) 는 1977 년 Woodhead, Mc- 이상과같이본실험실에서비교한회수율, capra 가처음발견하였고, Weeks, Woodhead 둥재현성및상관관계등으로 CLIA 법을평가해 15-18) 이 AE 를 immunoassay 법의표지물질로웅볼때 RIA 와거의대등한결과로판단된다. 용하였으며, 1988 년 AE 를표지물질로이용한 화학발광면역측정법인 Chemilumi system 을임 상분야에도입하였다. 본검사실에서는최근국내에보급되었고 RIA 을사용할때와같은단점이없다고하는 CLIA 전자동화학발광면역분석기 (ACS180) 를 사용하여 RIA 와의상관관계를검토하였다. CLIA 의재현성은 T 3 의경우표 1 과같이 intra - assay 는 1.76""-'4.40 % 였고, inter-assay 는 3.16 ",,-, 5.81 % 였다. T 4 의경우전자는 1.65 ",,-,8.12 4.44""-'9.47 % 였다. TSH 의경우전자는 2.30 ",,-, 는 6.5 ",,-, 9.54 % 였다. % 였고, 후자는 2.88 % 였고, 후자 이결과는 1993 년 G. Ellis 등 19) 이보고한, T 3 의경우 2.5 ",,-, 1.5 ",,-,2.8 %, o %, 4.78 ",,-, 4.4 %, 5.26 ",,-, 7.11 %, T4 의경우 3.37""-'4.43 %, TSH 의경우 2.7 ",,-, 5.05 % 와비교해볼때다소높고, 낮음이있으나매우양호한결과볼수있다. 회수율은표 2, 표 3, 표 4 와같이 T 3, T 4, TSH 의첨가회수율은평균 99.2 %, 98.3 %, 99.3 % 로서실제적용해도지장을초래하지 않는대체로양호한회수율로판단한다. 5. v. 결론 본실험실에서미리 RIA 로측정한검체를 CLIA 로측정하여얻은결과는다음과같다. 1. Intra assay 및 inter assay 변이상수는 T 3 의경우 1.76""-'4.40 %, 3.16 ",,-, T 4 의경우 1.65 ",,-,8.12 %, 으며, TSH 의경우 2.30 ",,-,2.88 5.81 % 였고, 4.44""-'9.47 % 였 %, 54 % 로양호한재현성을보였다. 6.59 ",,-, 2. 회수율은 T 3 의경우 99.2 % 였고, T 4 의경 우 98.3 %, TSH 의경우 98.8 % 로양호한 회수율을나타냈다. 3. RIA 와 CLIA 의상관관계는 T 3 의경우 y = 1.198x-72.041, r=o.927, T 4 의경우 y =0.978x+O.038, r=0.980, TSH 의경우 y = 1.249x+O.192, r=0.980 으로대체로양 호한상관관계를나타내었다. 4. 전자동화학발광면역분석기는많은검체 를신속하게처리할수있으나, 의료보험 적용, 고가의장비및시약값이개선되어 야할점이며, 앞으로더많은검사종목들이개발되어야할것으로사료된다. 9. - 195-
Evaluation of the RIA vs. CLIA for T3, T4 and TSH Han, J. H., Wee, S.C., Kim, S. Y., Min, H. S., Lee, J. S. Dept. of Clinical Pathology, Hanyang University Hospital. ABSTRACT RIA was introduced first m 1960's by Y allow and Berson, and commercialized in 1970's. Until now it has been widely used for the diagnosis. RIA has high sensitivity, accuracy and precision and able to detect smallest amount. But the RIA used the radio-isotope as tracer which has the short half life, and has problems of user safety and disposal of radio active waste. So immunoassay using non radio-isotope has been developed. Among the methods developed until now the widely used methods which have been applied to clinical analysis are Enzyme immunoassay, Fluoresence immunoassay, Chemiluminesence immu noassay. Using the CLIA which was introduced first in Korea 1993, Hanyang Univ. Laboratory has obtained the following results of T3, T4 and TSH assay comparing CLIA with RIA. We tested 120 patients serum for T3, T4 and 101 patients serum for TSH. The results are as followings, T3 : y= 1.198x- 72.041, r=0.927 T4: y=0.978x + 0.038, r=0.980 TSH : y= 1.249x + 0.192, Thus estimated good correlation. r=0.980 REFERENCES 1. Burgus R. and Guillemin R. : Hypothalamic releasing factor. Annu. Rev. Biochem., 39 : 449, 1970. 2. Vale W., Burgus R., Guillemin R. :Competition between thyroxine and TRF at the pituitary level in the release of TSH. Proc, Soc, Exp, Biol, Med., 125 : 210, 1967. 3. 01~ _: ~~~91~. c9~zf. 50-51, 1982. 4. ol~ _: {}-~~~. J.c:j~;,}. 12, 1977. 5. Rootwelt K. K., Solberg H. E. : Optimum laboratory test combinations for thyroid function studies, selected by discriminant analysis. Scan. J. Clin. Lab. Invert., 38 : 477, 1978. 6. Gross J., and R. Pitt-Rivers.: The identification of 3, 5, 3, triiodothyronine m human plasma. Lancet. 1 : 439, 1952. 7. Charib H., W. E. Mayberry, and R. J. Ryan. : Radioimmunoassy for triiodothyronine, a preliminary report. J. Clin. Endocrinol. 31 : 364, 1970. 8. Mitsuma T., N. Gershengorn, T. Colucci, and C. S. Hollander. :Radioimmunoassay of T3 in unextracted human serum. J. Clin. Endocrinol. 33 : 364, 1971. 9. Chopra I. J., D. H. Solomon, and G. N. Beall. : Radioimmunoassay for measurement of T3 in human serum. J. Clin. Invest. 50 : 2033, 1971. 10. Ekins R. P. : The estimation of thyroxine in human plasma by electrophoretic technique. 11. Murphy B. E. P., Pattee, C. J. and Gold, A. : Clinical evaluation of a new method for the determination of serum thyroxine. - 196-
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