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대한진단검사의학회지제 28 권제 3 호 2008 Korean J Lab Med 2008;28:169-73 DOI 10.3343/kjlm.2008.28.3.169 원저 진단혈액학 다발성골수종환자의진단및치료효과추적을위한혈청유리형경쇄정량검사의의의 정선경 1 김명신 1 임지향 1 김용구 1 한경자 1 민창기 2 민우성 2 가톨릭대학교의과대학진단검사의학교실 1, 내과학교실 2 Serum Free Light Chains for Diagnosis and Follow-up of Multiple Myeloma Seonkyung Jung, M.D. 1, Myungshin Kim, M.D. 1, Jihyang Lim, M.D. 1, Yonggoo Kim, M.D. 1, Kyungja Han, M.D. 1, Chang-Kee Min, M.D. 2, and Woo-Sung Min, M.D. 2 Departments of Laboratory Medicine 1 and Internal Medicine 2, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea Background : Free light chain (FLC) is widely used to evaluate B-cell proliferative diseases. Herein, we estimated the clinical usefulness of serum FLC in multiple myeloma (MM). Methods : Fifty-one patients were enrolled. We performed FLC analysis, protein electrophoresis (PEP), and immunofixation electrophoresis (IFE). FLC was measured using Toshiba 200 FR Neo with FREELITE TM, and kappa/lambda (κ/λ) ratio was calculated. We compared these parameters in 41 patients with increased FLC before and after bortezomib treatment. Complete response (CR) was defined as the disappearance of monoclonal (M) protein in serum and/or urine as measured by IFE. Partial response (PR) was defined as 50% reduction of serum M protein. Early objective response (EOR) included both CR and PR. Minimal response (MR) was defined as 25-49% reduction of M protein and stable disease (SD) as <25% reduction. Results : Forty-one (80.4%) of the 51 patients studied revealed increment of FLC and the five patients with no increment revealed an abnormal κ/λratio. Especially, all of the light chain myeloma and non-secretory myeloma showed increased FLC concentrations. Among the patients with EOR, 72.4% (21/29) showed a normal or subnormal FLC concentration after the first cycle of treatment. Otherwise, PEP and IFE normalized in 24.1% (7/29) and 24.1% (7/29), respectively. The ratio of decreased FLC after the first cycle of treatment was significantly different between EOR and other response groups (MR, SD) (90.6% vs 51.8%, P=0.011). Conclusions : FLC was considered as a good diagnostic method in complement with PEP and IFE in MM, especially in light chain myeloma or non-secretory myeloma. Moreover, FLC is a useful monitoring tool because it reflects therapy results more rapidly owing to a short serum half-life. (Korean J Lab Med 2008;28:169-73) Key Words : Free light chain, Multiple myeloma, Protein electrophoresis, Immunofixation electrophoresis 접 수 : 2008년 1월 21일 접수번호 : KJLM2111 수정본접수 : 2008년 4월 23일 게재승인일 : 2008년 4월 23일 교신저자 : 김명신 우 150-713 서울시영등포구여의도동 62 가톨릭대학교성모병원진단검사의학과 전화 : 02-3779-1835, Fax: 02-3779-2285 E-mail: microkim@catholic.ac.kr 서론면역글로불린이생산되어분비되는과정중중쇄와결합하지못한경쇄를유리형경쇄 (free light chain, FLC) 라하는데이는다발성골수종을포함한다양한 B 세포증식성질환에서매우높게측정된다 [1]. 전통적으로는소변에서단백전기영동검사 (pro- 169

170 정선경 김명신 임지향외 4 인 tein electrophoresis, PEP) 또는면역고정전기영동법 (immunofixation electrophoresis, IFE) 으로단클론성면역글로불린 (monoclonal protein, M 단백 ) 을검출하여 FLC를측정하였으나, 소변은 24시간뇨를채취해야하고혈청보다민감도가낮으며신장기능에의한영향을받기때문에정확한지표가되지못한다는단점이있으며, 신사구체를통과한 M 단백은신장의재흡수능력을초과하여뇨로유실되기시작할때부터측정되므로혈청에서 FLC를정량검사하는것이더욱민감한방법이다. 또한 PEP는검출능에한계가있고 IFE는보다예민하기는하나정량적분석이불가능하다. 최근에는자동화된장비로혈청 FLC를정량검사하는방법이널리사용되고있는데, FLC 정량검사에사용하는항경쇄항체의표적은중쇄와부착되는방향의경쇄경계면에위치하므로중쇄와결합된경쇄는검출되지않고유리형의경쇄만검출할수있는특이성을가지고있으며, 민감도와예민도가뛰어나치료이후소량으로존재하는 FLC도검출할수있는장점이있다 [2]. 국내에서도 FLC 측정이도입되어다발성골수종환자의진단에있어서의 FLC의유용성이검토된바있으나 [3, 4], 아직까지국내다발성골수종환자치료후추적에대한연구는매우드물다. 본연구에서는다발성골수종환자를대상으로혈청 FLC를정량검사하여진단및치료효과추적을위한혈청 FLC의임상적유용성을알아보고자하였다. 대상및방법 1. 대상 2001년 1월부터 2006년 6월까지가톨릭대학교성모병원에서다발성골수종및림프형질세포성림프종 (lymphoplasmacytic lymphoma, LPL) 으로진단되어 bortezomib으로치료받은 51명을대상으로하였다. Bortezomib 단독요법을받은환자는 30명, 복합화학요법을받은환자는 21명이었다. 성별은남자 28명, 여자 23명, 연령은중앙값 56세 (35-79세) 이었다. M 단백별로는 IgG 27명, IgA 10명, IgD 2명, 경쇄형 8명, 비분비성 2명, IgM (LPL) 2명이었다. 2. 방법모든환자들에서진단시와 bortezomib 1차치료후 18 일째, bortezomib 2차치료전과치료후 18 일째혈청및소변검체에대한 PEP, IFE를시행하고, 면역글로불린을측정하였다. FLC는 FREELITE TM Human kappa/lambda Free kit (The Binding Site Ltd., Birmingham, UK) 를사용하여 Toshiba 200 FR Neo (Toshiba Medical Systems Co., Tokyo, Japan) 장비에서정량검사를시행하였고, 결과는기존의보고를바탕으로본원에서정상인을대상으로시행한참고치결과와비교하였다 (FLC kappa: 3.3-19.4 mg/l, FLC lambda: 5.7-26.3 mg/l, κ/λratio: 0.26-1.65)[5]. 측정된 kappa (κ) 와 lambda (λ) 경쇄의양을이용하여 κ/λ 비를계산하였다. 환자들의 β2- microglobulin을측정하였고, 42명에서세포유전학검사를시행하였다. Bortezomib 2차례치료후의반응은 International Myeloma Working Group의기준에따라분류하였고, 완전반응 (complete response, CR) 은혈청또는소변의 IFE 검사에서 M 단백이관찰되지않는경우로, 부분반응 (partial response, PR) 은혈청 M 단백이 50% 이상감소된경우로하였고, CR과 PR의치료반응을 early objective response (EOR) 로정의하였다 [6, 7]. 최소반응 (minimal response, MR) 은 M 단백이 25-49% 감소된경우로, 25% 미만의감소를보인경우를 stable disease (SD) 로하였다. 3. 통계통계는프로그램 MEDCALC (version 9, MedCalc Software, Mariakerke, Belgium) 를이용하였다. 세포유전학적이상의유무에따른 FLC의차이그리고 EOR 환자군과 MR 및 SD 환자군사이의 FLC 감소율비교및각각군에대한 FLC와면역글로불린에대한감소율비교는 Mann-Whitney test를사용하여분석하였다. β2-microglobulin과 FLC의상관관계는 Pearson correlation을이용하였다. P<0.05인경우를통계학적으로유의한것으로간주하였다. 결과 1. 진단시 FLC 및 κ/λ 비진단시 FLC가증가된값을보였던환자는 51명중 41명 (80.4 %) 이었고, κ/λ 비가참고치범위를벗어난경우까지포함하면총 90.2% (46/51) 에서이상을나타냈다. FLC가증가된환자들의분포를살펴보면 IgG 74.1% (20/27), IgA 80.0% (8/10), IgD 100% (2/2), light chain 100% (8/8), IgM 50% (1/2), nonsecretory 100% (2/2) 이었고, FLC 농도의중앙값은 κ가 299.5 mg/l (43.2-30420.0), λ가 205.2 mg/l (29.1-27990.0) 이었다. FLC가증가된환자에서경쇄종류별농도는유의한차이가

Serum FLC for Multiple Myeloma 171 Table 1. Summary of patients with abnormal serum free light chain at diagnosis Disease % Abnormal free light chain Elevated concentrations (N of patients) Abnormal ratio (N of patients) IgG myeloma 74.1 (20/27) 85.2 (23/27) IgA myeloma 80.0 (8/10) 90.0 (9/10) IgD myeloma 100 (2/2) 100 (2/2) Lymphoplasmacytic 50.0 (1/2) 100 (2/2) lymphoma (IgM) Light chain myeloma 100 (8/8) 100 (8/8) Non-secretory myeloma 100 (2/2) 100 (2/2) Total 80.4 (41/51) 90.2 (46/51) FLC (mg/l) 300 250 200 150 100 50 0 FLC with EOR FLC without EOR Ig with EOR Ig without EOR Diagnosis post-1st Tx pre 2nd Tx post 2nd Tx 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 Ig level (g/l) 없었다 (P=0.241). FLC 농도는증가하지않았으나 κ/λ 비만참고치범위를벗어난경우는 5명으로 IgG 3예, IgA 1예, IgM 1예가포함되었다 (Table 1). 세포유전학적이상이있는군과없는군간에 FLC 값의차이는없었으며 (P=0.563), 혈청 β2-microglobulin과 FLC는상관성이없었다 (P=0.870). 2. 치료후 FLC, PEP, IFE 결과비교 Bortezomib 2차례치료후경과추적은진단시 FLC가증가된값을보였던 41명을대상으로하였는데이중 CR과 PR로판정받은경우는각각 11명, 18 명으로 EOR에해당되는환자는총 29 명이었으며, 1차 bortezomib 치료후 FLC 값은이들중 72.4% 인 21 명에서참고치범위이내또는참고치범위이하의값을나타낸반면, PEP는 24.1% (7/29), IFE는 24.1% (7/29) 에서 M 단백이관찰되지않는정상양상을보였다. MR과 SD 로판정받은경우는각각 5명, 7명으로총 12 명이었으며이들에서의 1차 bortezomib 치료후 FLC, PEP, IFE는각각 0.0% (0/ 12), 8.3% (1/12), 0.0% (0/12) 에서참고치범위이내또는참고치범위이하의값을나타내었다. 3. 치료전후의 FLC EOR에해당되는 29명의치료전 FLC 농도의중앙값은 253.1 mg/l이었고 1차 bortezomib 치료후 22.9 mg/l, 2차 bortezomib 치료전 26.6 mg/l, 2차 bortezomib 치료후 13.6 mg/ L로 1차치료후급격히감소하는양상을보였다. 반면, MR 또는 SD 환자의경우 FLC 농도가각각 222.7, 147.0, 110.6, 57.3 mg/l으로서서히감소하지만참고치범위이내로떨어지지않았다. 면역글로불린정량검사의경우, EOR 환자에서의농도가치료전 1,807 mg/dl, 1차치료후 1,904 mg/dl, 2차치료전 Fig. 1. Kinetics of immunoglobulin and free light chain (FLC). FLC with early objective response group normalized rapidly while immunoglobulin decreased slowly. Abbreviations: FLC, free light chain; EOR, early objective response; Ig, immunoglobulin; Tx, treatment 816 mg/dl, 2차치료후 776 mg/dl로서서히감소하였고 MR 또는 SD 환자에서는각각 1,958, 1,625, 1,603, 1,498 mg/dl 로매우서서히감소하는양상을보였다 (Fig. 1). EOR을보인환자에서의 1차치료후 FLC 농도는치료전농도에비해 90.6% (16.4-98.8) 의감소를나타냈고, MR 및 SD 환자에서는 51.8% (0.7-80.6) 의감소를나타내두군간에유의한감소율의차이를보였다 (P=0.011). 고 다발성골수종을대표로하는단클론성감마글로불린증환자를진단및추적검사하는방법으로기존의 PEP, IFE 방법이외에최근 FLC와 κ/λ 비의측정이주목받고있다. 특히새로개정된다발성골수종의진단기준에서는 M 단백을검출할수없는경우비정상적인 κ/λ 비를진단기준에포함시키고있어그중요성이높아지고있다 [6]. 본연구에서다발성골수종및 LPL 로진단받은환자중 FLC 농도의증가를보인환자는전체의 80.4% 로기존의보고인 89% 와비교적유사한결과를나타내었다 [8]. 또한참고치범위를벗어난 κ/λ 비를보인경우까지포함할경우, 90.2% 까지진단가능하였다. 특히 IgD 골수종과경쇄골수종, 비분비성골수종환자의경우모든경우에서증가된 FLC 값을나타내었다. 이것은 FLC의측정이경쇄골수종및비분비성골수종의진단에있어서더욱의미를갖는다는기존의보고와도일치하는소견으로, 최근에는미량분비성또는비분비성골수종의진단및치료후추적에서의 FLC의이용이나, 다발성골수종치료후추적에서 stringent CR 판별에 κ/λ 비의 찰

172 정선경 김명신 임지향외 4 인 측정이추가됨으로써그중요성이더욱부각되고있다 [8, 9]. 그밖에도 FLC의증가및비정상적인 κ/λ 비를보이는질환으로는다발성골수종외에신기능의손상이가장흔한원인이며, FLC만증가되는질환으로는전신홍반루푸스 (systemic lupus erythematosus) 와같은자가면역질환, 인슐린의존성당뇨병, 사르코이드증 (sarcoidosis) 과결핵같은만성염증성질환등이있어이들의진단및경과관찰에있어 FLC의측정이활용될수있는것으로보고되고있다 [10-13]. 현재많이사용되고있는 PEP는 β및 γ영역에존재하는 M 단백을 500-2,000 mg/l의범위에서측정할수있고, 고해상전기영동을통한 IFE는 150-500 mg/l의 M 단백까지측정가능한좀더예민한방법이다 [5]. 그러나위두가지방법은모두시간이많이소요되고, 숙련된검사자가필요하며, 결과해석에있어서주관적으로해석될수있는점과이들방법으로측정되지않는소량의 M 단백이존재하는질병의초기단계나치료후경과추적시정확한판단에어려움이있을수있다. 자동화된장비를이용한 FLC 측정은 1.0 mg/l 미만의소량의 M 단백까지검출할수있는간편하고민감도가높은방법으로 FLC 농도와더불어 κ/λ 비의측정을통해진단과치료후경과판정에중요한정보를제공하게된다 [2, 9]. 그러나 IgG 등과같은완전면역글로불린골수종 (intact immunoglobulin myeloma) 의진단시에는 IEF를이용한방법이 FLC의측정보다더욱민감하며 [14], 더욱이다발성골수종의치료후다른 M 단백형태로의재발시 FLC의측정만으로는불충분하기때문에기존에사용하던 PEP, IFE를동시에시행하여상호보완적으로이용할수있을것으로생각된다 [5, 15]. 진단시와 bortezomib 치료이후의경과추적에서, FLC의감소양상과면역글로불린의감소양상이전반적으로일치하였으나, FLC가면역글로불린에비해더욱급격한감소양상을나타내었다. 특히 EOR에해당되는 29명의환자중 1차치료후 FLC 값은 72.4% 에서참고치범위이내또는참고치범위이하로감소한반면, PEP 및 IFE는 24.1% (7/29) 만 M 단백이관찰되지않는정상양상을나타냈다. 치료후 FLC 농도의변화를살펴보면, EOR 환자에서진단시 253.1 mg/l, 1차치료후 22.9 mg/l, 2차치료전 26.6 mg/l, 2차치료후 13.6 mg/l 로 1차치료후급격히감소하는양상을보였다. 면역글로불린정량검사의경우, 각각 1,807, 1,904, 816, 776 mg/dl로서서히감소하였고 MR 또는 SD 환자에서는매우서서히감소하는결과를보였다. 그원인으로는 FLC의반감기가면역글로불린에비해훨씬짧기때문이라고생각되며 FLC는분자량이상대적으로작아사구체를쉽게통과하여 2-6시간의짧은반감기를가지는반면, IgG의경우 20-25일, IgA과 IgD의경우각각 6 일, 3일의반감기를가져훨씬오래체내에머무르기때문이다 [8]. EOR을보인환자와 MR 및 SD 환자간 1차치료후 FLC 농도의감소율은두군간에유의한차이를나타내어 (90.6% vs 51.8%) FLC로경과추적을할경우더욱빠른판정을내릴수있게된다. 이러한판정은부정확한판정으로인한불필요한약제의사용을막고, 부작용을줄일수있을것으로생각된다 [7]. 본연구를통하여다발성골수종의진단시 FLC 정량검사는 PEP나 IFE와함께상호보완적으로유용하며, 특히경쇄골수종및비분비성골수종의진단에있어서는단독으로도반드시필요한검사임을알수있었다. 또한치료후경과추적에도 FLC는면역글로불린에비해반감기가짧기때문에더욱빨리치료경과를반영할수있으며치료성적과도밀접한연관이있어치료후추적에도매우유용한방법이라고하겠다. 요약배경 : 유리형경쇄 (free light chain, FLC) 는 B 세포증식성질환의평가를위해널리사용되고있다. 본연구에서는다발성골수종환자에서의혈청 FLC의임상적유용성을알아보았다. 방법 : 총 51 명의환자를대상으로 FLC 정량검사, 단백전기영동검사 (protein electrophoresis, PEP) 및면역고정전기영동법 (immunofixation electrophoresis, IFE) 을시행하였다. FLC는 FREELITE TM 을이용하여 Toshiba 200 FR Neo로측정하였고, kappa/lambda (κ/λ) 비를계산하였다. FLC가증가된 41 명환자에대하여, bortezomib 치료전후에각지표들을비교하였다. 치료후의평가는혈청또는소변에서단클론성면역글로불린 (monoclonal protein, M 단백 ) 이관찰되지않는경우를완전반응 (complete response, CR) 으로, 혈청 M 단백이 50% 이상감소된경우를부분반응 (partial response, PR) 으로하였고, CR과 PR의치료반응을 early objective response (EOR) 로정의하였다. 최소반응 (minimal response, MR) 은 M 단백이 25-49% 감소된경우로, 25% 미만의감소를보인경우를 stable disease (SD) 로평가하였다. 결과 : 80.4% (41/51) 의환자들에서 FLC의증가를보였고, 증가되지않은환자들중 5명은비정상적인 κ/λ 비를나타냈다. 특히, 모든경쇄골수종과비분비성골수종에서 FLC의증가가관찰되었다. EOR 환자들에서, 72.4% (21/29) 는 1차 bortezomib 치료이후 FLC가참고치범위또는참고치범위이하로감소하였다. 반면, PEP와 IFE는각각 24.1% (7/29), 24.1% (7/29) 에서정상양상을보였다. 1차치료전후 FLC 농도의감소율은 EOR 군과다른반응군 (MR, SD) 간에유의한차이를보였다 (90.6%

Serum FLC for Multiple Myeloma 173 vs 51.8%, P=0.011). 결론 : FLC는다발성골수종에서 PEP 및 IFE와함께상호보완적으로사용할수있는검사라생각되며, 특히경쇄골수종및비분비성골수종의진단에있어서는매우유용한검사로판단된다. 또한, FLC는혈청반감기가짧기때문에더욱빨리치료경과를반영할수있어치료후추적에도매우유용한방법이라생각된다. 참고문헌 1. Bradwell AR, Carr-Smith HD, Mead GP, Harvey TC, Drayson MT. Serum test for assessment of patients with Bence Jones myeloma. Lancet 2003;361:489-91. 2. Bradwell AR, Carr-Smith HD, Mead GP, Tang LX, Showell PJ, Drayson MT, et al. Highly sensitive, automated immunoassay for immunoglobulin free light chains in serum and urine. Clin Chem 2001;47:673-80. 3. Park IJ, Cho SR, Lee WG. Discrimination of monoclonal gammopathy using immunoassay for free light chains. Korean J Lab Med 2004;24:91-5. ( 박일중, 조성란, 이위교. 단클론성감마글로불린병증감별을위한유리형경쇄측정. 대한진단검사의학회지 2004;24:91-5.) 4. Kang SY, Suh JT, Lee HJ, Yoon HJ, Lee WI. Establishment of serum reference range for free light chains and its clinical usefulness in multiple myeloma. Korean J Lab Med 2004;24:273-8. ( 강소영, 서진태, 이희주, 윤휘중, 이우인. 혈청유리형경쇄참고치설정과다발성골수종환자들에서의임상적의의. 대한진단검사의학회지 2004;24:273-8.) 5. Katzmann JA, Clark RJ, Abraham RS, Bryant S, Lymp JF, Bradwell AR, et al. Serum reference intervals and diagnostic ranges for free kappa and free lambda immunoglobulin light chains: relative sensitivity for detection of monoclonal light chains. Clin Chem 2002; 48:1437-44. 6. Smith A, Wisloff F, Samson D, UK Myeloma Forum, Nordic Myeloma Study Group, British Committee for Standards in Hematology. Guidelines on the diagnosis and management of multiple myeloma 2005. Br J Haematol 2006;132:410-51. 7. Min CK, Lee MJ, Eom KS, Lee S, Lee JW, Min WS, et al. Bortezomib in combination with conventional chemotherapeutic agents for multiple myeloma compared with bortezomib alone. Jpn J Clin Oncol 2007;37:961-8. 8. Mead GP, Carr-Smith HD, Drayson MT, Morgan GJ, Child JA, Bradwell AR. Serum free light chains for monitoring multiple myeloma. Br J Haematol 2004;126:348-54. 9. Drayson M, Tang LX, Drew R, Mead GP, Carr-Smith H, Bradwell AR. Serum free light-chain measurements for identifying and monitoring patients with nonsecretory multiple myeloma. Blood 2001; 97:2900-2. 10. Epstein WV and Tan M. Increase of L-chain proteins in the sera of patients with systemic lupus erythematosus and the synovial fluids of patients with peripheral rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 1966;9:713-9. 11. Hopper JE, Sequeira W, Martellotto J, Papagiannes E, Perna L, Skosey JL. Clinical relapse in systemic lupus erythematosus: correlation with antecedent elevation of urinary free light-chain immunoglobulin. J Clin Immunol 1989;9:338-50. 12. Groop L, Makipernaa A, Stenman S, DeFronzo RA, Teppo AM. Urinary excretion of kappa light chains in patients with diabetes mellitus. Kidney Int 1990;37:1120-5. 13. Solling K, Solling J, Romer FK. Free light chains of immunoglobulins in serum from patients with rheumatoid arthritis, sarcoidosis, chronic infections and pulmonary cancer. Acta Med Scand 1981; 209:473-7. 14. Jaskowski TD, Litwin CM, Hill HR. Detection of kappa and lambda light chain monoclonal proteins in human serum: automated immunoassay versus immunofixation electrophoresis. Clin Vaccine Immunol 2006;2:277-80. 15. Savage DG, Mears JG, Balmaceda C, Rescigno J, Shendrik I, Mansukhani M, et al. Leptomeningeal relapse of multiple myeloma following allogeneic stem cell transplantation. Leuk Res 2002;7:689-92.