탁원영 HBsAg 정량검사의임상적의의 HBsAg 정량검사의임상적의의 Clinical Significance of Serum HBsAg Titer 경북대학교의학전문대학원내과학교실 탁원영 Since its discovery in 1965, hepatitis B virus surface antigen (HBsAg) is used as the hallmarker of hepatitis B virus (HBV) infection. HBsAg is an important marker because it reflects the transcriptional activity of covalently closed circular DNA and indicates active hepatitis B infection. Two automated assays for HBsAg quantification are currently approved and commercially available. The correlation between both methods is quite good but not perfect especially in low HBsAg levels. So the use of the same assay in monitoring of individual patients with chronic HBV infection is strongly recommended. Recently, HBsAg quantification has been introduced and applied for monitoring chronic HBV infection during its natural history as well as for the prediction of the response to antiviral therapy. During Peg-interferon treatment, HBsAg quantification is used to determine stopping or switching treatment according to week 12 stopping rule. With nucleos(t)ide analogues, HBsAg levels might identify patients in whom treatment can be stopped without subsequent risk of reactivation. Keywords: HBsAg, Quantification 서 론 B형간염바이러스 (HBV) 표면항원 (HBsAg) 은 1965년 1 호주원주민의혈액속에서항원을처음발견하여당시에는오스트레일리아항원으로알려졌으며현재까지 B형간염바이러스감염을진단하는혈청검사로서널리이용되고있다. HBsAg은 HBV 유전자영역중 S유전자영역에서발현하는 HBV 표면단백이다. 바이러스의외피를형성하는당단백질로 HBV virion의복제뿐만아니라바이러스의전염력과연관되어있고, 2 HBV에대한중화항체인 anti-hbs의작용부위로예방접종이성공하는주요이유중의하나이다. B형간염에감염되면바이러스가 간세포의핵내로들어가완전한 double-strand Figure 1. HBsAg production in HBV infection. 1
2014 년대한간학회춘계 Single Topic Symposium covalently closed circular DNA (cccdna) 로변환되고, cccdna 는바이러스유전자의전사를위한템플릿역할을하게된다 (Figure 1). 3 HBV의복제과정에서전사된 2.4-kb와 2.1-kb mrna로부터세가지다른크기의 S (small), M (middle), L (large) HBs 단백이생성된다. 이중 SHBs는주요표면단백으로가장작고, 중간크기의 MHBs는 S, pre-s2 를포함하고있고, 가장큰표면단백인 LHBs는 S, pre-s2, pre-s1을포함하고있는데완벽한바이러스입자에서주로발견된다 (Figure 2). HBsAg은바이러스복제과정에서 core 단백과 DNA 중합효소 Figure 2. The three forms of HBsAg particle. (polymerase) 와조립되어전염성이있는완전한 virion (Dane particle) 을만드나, 복잡한생산과정중에 HBsAg만과잉생산되어말초혈액내에서핵이없는빈원형이나튜브모양의입자로도발견된다 (Figure 2). 4 혈청 HBsAg 정량검사는이세가지입자모두를포함하여검출한다. HBsAg의생산은 cccdna 뿐만아니라숙주의간세포유전자에통합된바이러스염기서열 (integrated HBV DNA) 로부터도가능하며 HBe 음성만성 B형간염에서는 integrated HBV DNA가 HBsAg 생산의주템플릿으로알려져있다. 5 최근에 HBsAg의정량검사가가능해지면서실제임상에서이용이확대되고있으며임상적중요성에대한연구가활발히진행되고있다. 검사방법 현재상용화되어있는검사법은 Architect HBsAg assay (Abbott Laboratories) 와 Elecsys HBsAg II quant assay (Roche Diagnostics) 두가지이다. 검사법의단위는 WHO 국제표준단위인 International Unit (IU/mL) 단위를사용한다. 검출하한치는두검사모두에서 0.05 IU/mL인데이는 HBsAg 0.2 ng/ml 또는 HBsAg 입자 4 10 7 /ml에해당하는단위이다. 6 상한치는두검사법모두자동또는수동희석을통하여정량하여매우높은단위까지검사가가능하다. 두검사모두검사의변동성에대한척도인변이계수 (coefficient of variation) 가낮고정확도가높은검사이다. 또한두검사법은상관성 (correlation) 이높고, 이러한상관성은 HBV 유전자형이나돌연변이바이러스의유무와는관련이없다고알려져있다. 7,8 그러나일부의특수한환자군에서는두검사법에따라약간의차이를보이기도하고, 최근의국내연구에서는 Elecsys assay 에서측정한 HBsAg 값이 Architect assay 보다 0.8배정도낮다는보고도있다. 9 두검사법의차이에대한보고는 1,000 IU/mL 이하의낮은 HBsAg 수준에서측정치의차이를보인다는보고가있고 8 특정돌연변이바이러스에서도발생하는것으로보고되고있다. 10 페그인터페론주사치료에서 12주째의 HBsAg의감소유무로페그인터페론치료중단을결정하는내용을보고한연구에서원래연구에포함된환자 181 명의검체를대상으로두검사법으로다시확인한최근의연구에서는두검사법의음성예측도 (negative predictive values) 가비슷하기는하나일치하지는않는것으로 (Elecsys assay는 96%, Architect assay는 98%) 2
탁원영 HBsAg 정량검사의임상적의의 나타났다. 7 이러한연구결과와낮은역가에서의두검사법차이를감안하면개개인의환자에서 HBsAg 의추적검사는반드시같은검사법을이용하는것이바람직하다. 실제임상에서의이용 HBV 복제과정에서 HBV DNA와바이러스단백은다른분자학적복제경로를가지고있어, HBV DNA 의복제를방해하는현재의경구용항바이러스제치료시에 HBV DNA와바이러스단백이반드시일치된반응을보이지않는다. 그리고몇몇연구에서는혈청 HBsAg 와 HBV 감염의중요한간내표지자인 cccdna 및 integrated HBV DNA 사이에관련성을보여현재까지많은연구가되고있다. 11 특히 HBV DNA는바이러스의증식능을반영하는검사이나, HBsAg 정량검사와더불어만성 B형간염의진행가능성과항바이러스제치료에대한반응효과예측에도움이될수있어, 이러한이론적배경을바탕으로최근에는만성 B형간염의자연경과에대한경과관찰이나항바이러스치료에대한반응의예측에점차이용이확대되고있다. 다만 HBsAg 수치는만성 B형간염의자연경과의단계에따라차이를보이고 12,13 HBeAg 양성환자에서바이러스유전자형의차이에기반한지역적차이도보고되고있어 14,15 추적검사중에치료시작과중단에관련된검사법기준치에대해서는검사법간의차이에대한고려가필요하다. 자연경과에따른 HBsAg 만성 B형간염의경과는 HBV 감염후면역관용기로시작하여바이러스에대한면역기능이활성화되어면역제거기로이어진다. 면역관용기는 HBeAg 양성과높은 HBV DNA, 정상 ALT와손상이거의없는간조직소견등이특징적이다. 혈청 HBsAg 역가는면역관용기에서면역제거기로진행할수록점차감소하므로면역관용기에서는면역제거기보다높은역가를보인다. 12,13 면역제거기에서혈청전환된대부분의환자들은 HBeAg 음성, 지속적인정상 ALT, HBV DNA 2,000 IU/mL 미만이특징인비활동성 B형간염바이러스보유기로이행된다. 그리고이러한환자의약 20% 는 HBeAg 음성, anti-hbe 양성을유지하지만 2,000 IU/mL 이상의 HBV DNA, ALT의상승및활동성괴사조직소견을보이는 HBeAg 음성만성간염으로이행된다. 비활동성 B형간염바이러스보유기와 HBeAg 음성만성간염은구별이쉽지않으나, HBsAg을 1회측정하여수치가 1,000 IU/mL 미만이고 HBV DNA치가 2,000 IU/mL 미만인경우는비활동성 B형간염바이러스보유기일가능성이높다는보고가있고 16 HBsAg치가 1,000 IU/mL를초과하고 HBV DNA치가 200 IU/mL을초과하는경우는재활성화의가능성이높다는보고가있다. 17 또한혈청 HBV DNA는양성이나 HBsAg이음성인경우 HBV 잠복감염일가능성이있다. HBsAg의변이가중요한원인중하나로설명되며기존의정성검사에서는검출이안되어음성으로나오지만정량검사는검출이가능하여진단할수있다. 10 3
2014 년대한간학회춘계 Single Topic Symposium 항바이러스치료중 HBsAg 만성 B형간염에서항바이러스제를투여할때치료반응을예측할수있는지표로혈청 HBV DNA와 HBeAg이주로이용되어왔으나, 최근에는여러가이드라인에서 HBsAg이항바이러스치료반응의새로운예측지표로이용되고있고, HBsAg의혈청소실또는혈청전환을항바이러스치료목표로제시하고있다. 항바이러스치료는간세포내의 HBV DNA와 cccdna도감소시키는데간세포내의 HBV DNA와 cccdna 는간생검을해야만측정할수있어실제임상에서이용하기가어려우나 HBsAg 정량치는이를간접적으로반영하므로임상적으로유용하다는보고가많다. 5,11 1. 페그인터페론치료 1) HBeAg 양성만성 B형간염치료전의 HBsAg 정량치와치료중의감소여부가바이러스반응의유용한지표로보고되고있다. 치료전 HBsAg이 10,000 IU/mL 미만인경우에지속적바이러스반응 (sustained virological response, SVR) 을나타낼경우가높았다는보고가있고, 18 치료 24주에 HBsAg치가 300 IU/mL 이하인경우와 300 IU/mL 을초과하는경우의 SVR이각각 62% 와 11% 였고, 치료 24주에 HBsAg 치가 300 IU/mL 이하이고치료전에비하여 1 log 감소한경우와이러한효과를보이지않은경우는 SVR에대한 positive predictive value (PPV) 가각각 75% 와 15% 였다는보고가있다. 19 치료 12주또는 24주의 HBsAg치가 1,500 IU/mL 이하인경우 HBeAg 혈청전환이높게일어나는데이에대한 PPV가각각 57%, 54%, negative predictive value (NPV) 가각각 72%, 76% 였다. 20,21 이러한결과들은보고자에따라차이가있는데대상환자들의 HBV 유전자형의차이로판단하고있다. 이러한결과들은실제의치료에서치료중단의원칙으로이용할수있는데, HBsAg의반응이낮아 12주에 HBsAg 치가 1,500 IU/mL 이상이거나 HBsAg 감소가뚜렷하지않을경우는예상되는바이러스반응의가능성이낮아치료를중단하는것을고려할수있다. 2) HBeAg 음성만성 B형간염 HBeAg 음성인경우는 HBeAg 양성인경우에비해치료전 HBsAg치가상대적으로낮아치료전의 HBsAg치가치료반응을예측하는데는큰도움이되지는않고, 치료종료시점의 HBsAg치가 HBsAg 소실을예측하는데도움이된다. 치료중에 HBsAg치가 1 log IU/mL 이상감소하였고치료종료시점의 HBsAg치가 10 IU/mL 미만인경우는높은 SVR과치료후 3년간의추적관찰기간동안 52% 에서 HBsAg 혈청소실이있었으나치료종료시점의 HBsAg치가 10 IU/mL 이상인경우는단지 2% 에서 HBsAg 혈청소실이있었다고보고되고있다. 21 또한투여후에는 HBsAg의절대치보다는 HBsAg치의감소폭정도로치료효과를예측한보고도있다. 페그인터페론투여후 12주에 HBsAg치가 0.5 log IU/mL 이상감소한경우는 SVR에대한 PPV가 89% 였고, 24주에 HBsAg치가 1 log IU/mL 이상감소하지않는경우는 SVR에대한 NPV가 92% 로보고되고있다. 22 이러한연구결과를실제의치료에서치료중단원칙으로이용하면치료효과를기대할수없는불필요한치료를줄일수있다. 4
탁원영 HBsAg 정량검사의임상적의의 2. 경구용항바이러스치료초기의경구용항바이러스제와는달리엔테카비어나테노포비어같은최근의항바이러스약제는보다강력한바이러스억제효과와함께낮은내성발현으로널리사용되고있다. 그러나약제중단시바이러스가재활성화되고 HBsAg의혈청전환이거의없어, 치료종료의가능성은거의없이지속적으로투약해야하는단점이있다. 1) 치료반응예측경구용항바이러스제로치료하는경우에도 HBsAg을근거로치료반응을예측하고평가할수있다. 그러나경구용항바이러스제는바이러스의복제를담당하는중합효소에작용하여 HBV DNA의복제를억제하지만, HBsAg 합성기전과는다른기전으로작용하여치료중에 HBV DNA는감소하나 HBsAg의감소속도가느리고감소폭도작다. 23,24 특히 HBeAg 음성은 HBeAg 양성에비해 HBsAg의감소가뚜렷하지않다. 24 HBV DNA 60 IU/ml 미만인환자 162명을대상으로 3년간텔비부딘치료를시행한코호트연구에서, 텔비부딘투여후 1년이내에 HBsAg이 1 log 10 IU/mL 이상감소한경우에 25% 의 HBsAg 소실이있었으나 1 log 10 IU/mL 미만으로감소한경우에는 1.4% 의소실이있었다는보고가있다. 25 그리고텔비부딘을 2년간투여후 HBsAg이 100 IU/mL 이하이면치료종료후 2년까지 HBV DNA 미검출, ALT 정상, HBeAg 혈청전환된상태를보이는예측인자로보고되었다. HBeAg 양성을대상으로엔테카비어와페그인터페론과의비교한연구에서투여 48주째 HBsAg 정량감소는페그인터페론보다는낮았고투여전 ALT 치가정상보다 2배이상높은경우에 HBsAg 치가감소했다는보고가있다. 24 테노포비어의경우는아직자료가부족하나 3상허가임상에서테노포비어단독치료시 HBeAg 양성환자에서음성인환자보다 HBsAg의감소가많았으며 HBsAg의소실도 HBeAg 양성환자에서치료 24주에 2 log 10 IU/mL 이상의 HBsAg 감소를보인환자에서만관찰되어 26,27 치료중에 HBsAg의검사가도움이될것으로판단되나우리나라와같은유전자형 C형의자료는부족하여더많은연구가필요하다. 2) 치료종료와재발예측경구항바이러스제는투여중단시재발가능성이높아 HBeAg이혈청전환되고 HBV DNA가음성으로유지되어도연장투여를권하고있다. 국내의 HBV 유전자형은 C형이대부분으로미주나유럽과는사정이다르다. 국내의대한간학회만성 B형간염진료가이드라인에서는 28 HBeAg 양성환자에서언제까지투여해야할지기간을정확히명시하지못하고있고, HBeAg 음성환자에서는 HBsAg이음성이될때까지장기간투여를권장하고있다. HBsAg 정량검사를이용한투여중단시기에대해서는아직연구가충분하지않으나최근의연구에서는투여 104주에 HBsAg치가 2 log IU/mL 미만이거나, 투여중에빠르게 1 log 이상감소한경우는 SVR 의가능성이높은것으로보고되었다. 29 경구용항바이러스제치료를종료한 121명을순차적으로등록한전향적연구에서치료종료시의 HBsAg 치가 2 log 10 IU/mL 이하인경우에높은경우에재발이 9% 였고, 29 다른연구 30 에서는치료종료시점의 HBsAg이 2 log 10 IU/mL 미 5
2014 년대한간학회춘계 Single Topic Symposium 만인경우에 SVR 의 PPV 와 NPV 가각각 100% 와 93% 로나타나향후치료종료시점의기준으로 HBsAg 치를이용할수있을가능성이높을것으로생각된다. 결 론 최근의연구들은만성 B형간염환자의자연경과중또는항바이러스치료과정중에서 HBsAg의변화를밝혀가고있는단계이다. 현재까지알려진연구결과들을종합하면 HBsAg 정량검사로만성 B형간염환자중에서당장항바이러스치료가필요하지않은비활동성간염과항바이러스치료가필요한 HBeAg 음성만성 B형간염을구별할수있다. 항바이러스치료단계에서는페그인터페론치료과정에서 12주에 HBsAg 검사를하여치료반응에대한기대치가낮은환자에서는불필요한치료를줄이고효과적인다른치료로전환할수있는맞춤치료에이용이가능하다. 경구용항바이러스제의치료에서는아직좀더규명이되어야하는부분이많이있으나재발의가능성없이치료를종료할수있는환자를확인하는데도움이될것으로기대된다. 임상에서실제이용하고있는현재상용화되어있는검사방법사이에결과의일치정도는상당히우수하지만약간의차이가있을수있어같은환자에서같은검사방법으로추적검사하는것이필요하다. HBsAg 정량치는근본적인 cccdna를반영하는것으로알려져있어현재까지의결과이상으로앞으로더많은연구결과가기대된다. 참고문헌 1. Blumberg BS, Alter HJ, Visnich S. A new antigen in leukemia sera. JAMA. 1965;191:541-6. 2. Salisse J, Sureau C. A function essential to viral entry underlies the hepatitis B virus a determinant. J Virol. 2009 Sep;83(18):9321-8. 3. Ganem D, Prince AM. Hepatitis B virus infection-natural history and clinical consequences. N Engl J Med 2004; 350:18-29. 4. Zoulim F, Mimms L, Floreani M, Pichoud C, Chemin I, Kay A, et al. New assays for quantitative determination of viral markers in management of chronic hepatitis B virus infection. J Clin Microbiol. 1992 May;30(5):1111-9. 5. Wang M, Qiu N, Lu S, Xiu D, Yu J, Wang XT, et al. Serum hepatitis B surface antigen is correlated with intrahepatic total HBV DNA and cccdna in treatment-naive patients with chronic hepatitis B but not in patients with HBV related hepatocellular carcinoma. J Med Virol. 2013 Feb;85(2):219-27. 6. Deguchi M, Yamashita N, Kagita M, Asari S, Iwatani Y, Tsuchida T, et al. Quantitation of hepatitis B surface antigen by an automated chemiluminescent microparticle immunoassay. J Virol Methods. 2004 Feb;115(2): 217-22. 7. Sonneveld MJ, Rijckborst V, Boucher CA, Zwang L, Beersma MF, Hansen BE, et al. A comparison of two assays for quantification of hepatitis B surface antigen in patients with chronic hepatitis B. J Clin Virol. 2011 Jul;51(3): 175-8. 8. Wursthorn K, Jaroszewicz J, Zacher BJ, Darnedde M, Raupach R, Mederacke I, et al. Correlation between the Elecsys HBsAg II assay and the ARCHITECT assay for the quantification of hepatitis B surface antigen 6
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