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pISSN 2950-9114 eISSN 2950-9122
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Original Article

Lab Med Qual Assur 2022; 44(2): 111-120

Published online June 30, 2022

https://doi.org/10.15263/jlmqa.2022.44.2.111

Copyright © Korean Association of External Quality Assessment Service.

Commutability Assessment of Frozen Human Serum Pools for External Quality Assessment of Tumor Markers

Eun-jung Cho1 , Sun Hyun Kim1 , Jinyoung Hong2 , Hyeyoung Lee3 , Jungwon Hyun1 , Sung Eun Cho4 , Woochang Lee2 , Hyun Soo Kim1 , Eun-Jee Oh5 , Sail Chun2 , and Won-Ki Min2

1Department of Laboratory Medicine, Hallym University Dongtan Sacred Heart Hospital, Hallym University College of Medicine, Hwaseong; 2Department of Laboratory Medicine, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul; 3Department of Laboratory Medicine, International St. Mary’s Hospital, Catholic Kwandong University College of Medicine, Incheon; 4Department of Laboratory Medicine, Green Cross Laboratories, Yongin; 5Department of Laboratory Medicine, Seoul St. Mary’s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea

Correspondence to:Eun-jung Cho
Department of Laboratory Medicine, Hallym University Dongtan Sacred Heart Hospital, Hallym University College of Medicine, 7 Keunjaebong-gil, Hwaseong 18450, Korea
Tel +82-31-8086-2719
E-mail ejlovi@hallym.or.kr

Received: February 18, 2022; Revised: March 23, 2022; Accepted: March 23, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Background: Commutability is essential to harmonize different measuring systems and to evaluate the performance of participating laboratories in external quality assessment (EQA). This study aims to assess the commutability of EQA materials in the tumor marker program of the Korean Association of External Quality Assessment Service.
Methods: We analyzed commercial quality control (QC) materials, individual patient samples, and frozen human serum pools (FSPs) based on the Clinical and Laboratory Standards Institute guidelines. Alpha-fetoprotein (AFP), carcinoembryonic antigen (CEA), and total prostate-specific antigen (PSA) were assayed in triplicate in all samples using four analytical systems at the three laboratories. The results obtained from pairs of assays were plotted and assessed using Deming regression analysis. The criterion for commutability was a 95% prediction interval, and bias for noncommutability was calculated.
Results: FSPs were commutable in all AFP, CEA, and total PSA assay methods. Bias for AFP, CEA, and total PSA ranged from –203% to 27%, –67% to 45%, and –9% to 12%, respectively. Commercial QC materials for AFP and PSA were commutable in four assays, whereas for CEA, noncommutability was observed.
Conclusions: Our results validated that the frozen serum pools were commutable across different platforms for tumor marker assays. Therefore, validation findings from materials like FSPs and information about their commutability needs to be reported, for the applicability of EQA programs.

Keywords: Commutability, External quality assessment, Frozen human serum pools, Immunoassay, Tumor biomarkers

종양표지자를 측정하는 면역측정법의 경우 제조사마다 사용하는 항체 및 검출부위가 다르고 항원의 이질성으로 인하여 동일 검체에 대하여 다양한 결과를 보일 수 있다. 이러한 이유로 암의 치료효과 또는 재발 여부를 확인하기 위하여 종양표지자 검사를 시행하는 경우 단일 검사법으로 측정하는 것을 권장하고 있다[1,2]. 또한 장비 플랫폼 및 측정방법에 관계없이 비교 가능한 결과를 얻는 것은 정확한 진단 및 치료 후 추적조사에 매우 중요하다. 따라서 공인된 기관에서 검사실의 정확도를 다른 검사실들의 결과와 비교하여 검사실의 수행능력을 평가하는 외부정도관리를 시행하여 검사의 질 관리를 하고 있다.

종양표지자 검사항목 6종, alpha-fetoprotein (AFP), carcinoembryonic antigen (CEA), carcinoma antigen (CA) 125, carbohydrate antigen (CA) 19-9, human chorionic gonadotrophin 및 prostate-specific antigen (PSA)에 대한 외부정도관리를 국내에서는 대한임상검사정도관리협회에서 시행하고 있다. 동일한 검체로 측정한 외부정도관리 결과를 통하여 측정결과의 표준화 또는 일치화를 이루기 위하여 검사실의 검사방법 간 결과의 차이를 평가하고 있다. 이때 상품화된 정도관리물질을 외부정도관리에 사용하는 경우 결과의 해석에 어려움이 있을 수 있으므로 교환 가능성(commutability)이 있는 환자 검체를 사용하도록 권장하고 있다[3].

교환 가능성은 동일한 측정물질을 대상으로, 표준물질 및 측정을 위한 환자 검체에 대해 서로 다른 검사방법의 결과들 중에서 수학적 관계에서 동등한 것으로 간주되는 것을 의미한다[4]. 국제표준화기구(International Organization for Standardization) 17511 표준에서는 측정추적성 원칙에 근거하여 표준시스템을 5개의 범주로 분류하고 있으며, 종양표지자 검사는 상위의 표준검사방법과 1차 표준물질이 없어 범주 4에 해당되어, 검사들의 결과들의 일치화가 필요한 항목이다[5,6]. 즉 임상적으로 의미 있는 농도범위의 교환 가능한 검체를 사용하고 신빙도조사사업을 통한 검사실 간 비교결과를 기반으로 하여 일치화를 이룰 수 있다. 또한 외부정도관리 프로그램에 사용되는 검체의 교환 가능성에 대한 정보를 외부정도관리 참가기관에 제공해야 할 필요성이 있다.

교환 가능성은 일반적으로 검사실에서 사용하고 있는 검사법 간 비교방법으로는 평가되지 않는다. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) guideline EP30-A [7] 및 CLSI guideline EP14-A3 [8]은 검체 종류 및 검체 수와 분석에 사용되는 통계방법을 제시하고 있다. 2015년도 종양표지자 신빙도조사사업부터 검사항목별로 양성 및 음성의 잔여 혈청을 수집하여 pooling한 자가제조 검체를 사용하기 시작하였으며, 2016년도부터는 폐기혈액에 양성 검체를 spiking한 자가제조 검체를 사용하고 있다[9]. 이에 본 연구에서는 CLSI 가이드라인에 따라서 AFP, CEA 및 PSA 검사항목에서 사용되는 자가제조 검체의 교환 가능성을 평가하고자 한다.

1. 연구대상 및 측정방법

본 연구에 개별환자 검체, 혼주 혈청 및 상품화된 정도관리물질을 사용하였으며, 모든 검체는 3번 반복 측정하였다. 개별환자 검체는 2020년 1월부터 5월까지 한림대학교동탄성심병원에서 AFP, CEA 및 PSA 검사 후 남은 잔여 혈청 검체를 수집하였다. 제조사의 측정 가능범위를 고려하여 AFP는 1.5–1,000 ng/mL, CEA는 1.0–100 ng/mL, PSA는 1.0–100.0 ng/mL 구간 내에서 농도분포를 고르게 하여 검체를 수집하였으며, 500 µL씩 4개로 분주하여 검사 시행 전까지 –70℃ 이하에서 냉동보관하였다. AFP, CEA 및 PSA의 각각 검사항목별 55개, 49개 및 53개의 개별환자 검체를 사용하였다. 혼주 혈청은 서울성모병원에서 폐기되는 신선동결혈장(fresh frozen plasma)을 사용하여 자가제조하였다. 제조방법은 신선동결혈장, thrombin, CaCl2를 잘 혼합한 후 37℃ 항온수조와 냉동에서 반응시키고, 3,000 rpm, 4℃, 20분간 원심분리과정을 통하여 혼합혈청을 제조하였다. 혈청으로 전환시킨 후 0.22 µm 필터에서 1회 여과시킨 다음 고농도의 AFP, CEA 및 PSA 검체를 5개의 농도로 spiking하여 적절한 역가가 되도록 교반기에서 1시간 정도 혼합하는 과정을 거쳤다.

상품화된 정도관리물질은 Abbott, Roche 및 Beckman Coulter사의 검사항목의 경우 3가지 농도, Siemens사의 경우 2가지 농도, Bio-Rad사(Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA)의 동일한 lot 번호(lot 번호: 40360)의 Liquichek Immunoassay Plus Control 물질을 사용하였다. 연구는 CLSI EP30 지침에 준하여 수행하였다. 본 연구의 계획과 설계는 한림대학교동탄성심병원 임상시험심사위원회(institutional review board)의 승인을 면제받았다(HDT NON2020-002).

2. 검사시약 및 장비

AFP, CEA 및 PSA 검사항목을 대상으로 4개 제조사의 시약 및 장비를 이용하여 3개의 검사실에서 검사를 시행하였다. ARCHITECT i2000 immunoassay analyzer (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA) 장비를 사용하여 ARCHITECT AFP, CEA, total PSA assay (Abbott Laboratories) 시약을 사용하여 측정하였다. Cobas 8000 e801 analyzer (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany) 장비를 사용하여 Elecsys AFP, CEA, total PSA (Roche Diagnostics) 시약을 사용하여 측정하였다. Abbott 및 Roche사 시약의 측정은 한림대학교동탄성심병원에서 수행되었다. UniCel DXI 800 Immunoassay System (Beckman Coulter Inc., Brea, CA, USA) 장비를 사용하여 Access AFP, Access CEA, Access Hybritec PSA (Beckman Coulter Inc., USA) 시약을 사용하여 가톨릭관동대학교 국제성모병원에서 측정하였다. Atellica IM 1600 analyzer (Siemens Healthineers, Erlangen, Germany) 장비를 사용하여 Atellica IM AFP, CEA, PSA (Siemens Healthineers) 시약을 사용하여 랩지노믹스 검사센터에서 측정하였다.

3. 통계분석

통계처리는 PASW SPSS ver. 18.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램, Microsoft Office Excel 2021 (Microsoft Corp., Redmond, WA, USA)과 MedCalc ver. 19.5.1 software for Windows (MedCalc Software, Ostend, Belgium)을 이용하였다. 검사법 간 상관관계는 Passing-Bablok 선형회귀분석을 통한 Pearson 상관계수(Pearson correlation coefficients)를 사용하였으며, 통계학적 유의수준은 P<0.05로 정하였다. 검사법 간 검체의 교환 가능성 비교평가를 위하여 Deming regression을 시행하여 95% 예측구간(prediction intervals)을 사용하였다. 평가물질이 95% 예측구간 안에 결과값이 존재하는 경우 교환 가능성이 있는 것으로, 그렇지 않은 경우 교환 가능성이 없는 것으로 판단하였다.

1. 개별환자 검체의 측정결과

AFP, CEA 및 PSA의 검사항목 각각의 4개 시약제조사별로 측정한 개별환자 검체의 중앙값(median), 범위 및 변이계수(coefficient of variation)를 Table 1에 제시하였다. AFP 검사항목에서 55개 개별환자 검체의 전체 제조사별 중앙값은 118.67–131.67 ng/mL, 변이계수는 1.3%–4.3%였다. CEA 검사항목에서 49개 개별환자 검체의 전체 제조사의 중앙값은 19.78–31.28 ng/mL, 변이계수는 1.5%–4.9%였다. PSA 검사항목에서 53개 개별환자 검체의 전체 제조사의 중앙값은 10.61–16.69 ng/mL, 변이계수는 1.9%–4.8%였다. 검사법 간 상관관계에 대한 Passing-Bablok 회귀분석 결과인 기울기, y절편 및 95% 신뢰구간을 Table 2에 요약하였다. AFP, CEA 및 PSA의 검사항목 각각의 검사법 간 기울기는 0.8924–1.1246, 0.6548–1.6587, 0.7906–1.4798이었다.

Table 1 . Patient serum sample concentrations and measured coefficient of variations with different assays

AssayTraceabilityMedian (range) (ng/mL)Total CV (%)
Alpha-fetoproteinWHO 72/225 IS
Abbott124.81 (1.97–729.56)1.6
Beckman125.82 (2.34–926.51)4.3
Roche131.67 (2.07–927.67)1.3
Siemens118.67 (2.00–737.83)2.5
Carcinoembryonic antigenWHO 73/601 IS
Abbott31.28 (2.02–158.18)2.2
Beckman31.14 (1.78–195.78)4.9
Roche29.30 (2.08–161.00)1.5
Siemens19.78 (1.57–143.24)2.4
Prostate-specific antigenWHO 96/670 IS
Abbott13.69 (4.02–238.16)2.9
BeckmanHybritech standard16.69 (4.84–299.33)4.8
Roche15.07 (4.33–247.67)2.1
Siemens10.61 (3.47–188.93)1.9

The instruments used were from Abbott Laboratories (Abbott Park, IL, USA), Beckman Coulter Inc. (Brea, CA, USA), Roche Diagnostics (Mannheim, Germany), and Siemens Healthineers (Erlangen, Germany)

Abbreviations: CV, coefficient of variation; WHO, World Health Organization; IS, international standard



Table 2 . Between-assay correlations of measurement results for patient samples

AnalyteAssay pair (x–y)SlopeIntercept
Alpha-fetoproteinRoche-Abbott0.8988 (0.8808 to 0.9135)1.7460 (0.3642 to 3.4328)
Roche-Siemens0.8924 (0.8776 to 0.9084)0.2542 (–0.9436 to 0.9050)
Roche-Beckman0.9945 (0.9780 to 1.0098)–0.0410 (–1.4764 to 0.5896)
Abbott-Siemens0.9983 (0.9769 to 1.0179)–1.1876 (–3.2560 to 0.0755)
Abbott-Beckman1.1246 (1.1004 to 1.1506)–2.1669 (–5.7047 to –0.2924)
Siemens-Beckman1.1119 (1.0941 to 1.1374)–0.6813 (–1.8866 to 0.1566)
Carcinoembryonic antigenRoche-Abbott1.0869 (1.0193 to 1.1582)–1.0863 (–2.9313 to –0.2211)
Roche-Siemens0.7309 (0.6847 to 0.7937)–0.6278 (–2.3317 to 0.1883)
Roche-Beckman1.1696 (1.0833 to 1.2676)–1.1795 (–3.7368 to 0.0173)
Abbott-Siemens0.6548 (0.5783 to 0.7256)0.3653 (–0.4564 to 1.6287)
Abbott-Beckman1.1038 (1.0091 to 1.2507)–0.3280 (–2.2638 to 0.8486)
Siemens-Beckman1.6587 (1.5705 to 1.7286)–0.7319 (–1.5417 to 0.2363)
Prostate-specific antigenRoche-Abbott0.9324 (0.9115 to 0.9495)0.0517 (–0.1001 to 0.2945)
Roche-Siemens0.7906 (0.7659 to 0.8165)0.0306 (–0.3014 to 0.2181)
Roche-Beckman1.1765 (1.1459 to 1.2034)–0.0687 (–0.3715 to 0.2397)
Abbott-Siemens0.8465 (0.8167 to 0.8685)–0.0983 (–0.3507 to 0.2197)
Abbott-Beckman1.2535 (1.2206 to 1.2793)–0.2107 (–0.4366 to 0.1923)
Siemens-Beckman1.4798 (1.4378 to 1.5259)–0.0133 (–0.3760 to 0.4964)

Values are presented as Pearson correlation coefficients (95% confidence interval). The instruments used were from Abbott Laboratories (Abbott Park, IL, USA), Beckman Coulter Inc. (Brea, CA, USA), Roche Diagnostics (Mannheim, Germany), and Siemens Healthineers (Erlangen, Germany)



2. 혼주 혈청의 측정결과 및 교환 가능성

AFP, CEA 및 PSA의 검사항목 각각의 4개의 시약제조사별로 측정한 5개의 혼주 혈청의 중앙값, 범위 및 변이계수를 Table 3에 제시하였다. AFP 검사항목에서 혼주 혈청의 전체 제조사별 중앙값은 87.10–97.67 ng/mL, 변이계수는 1.2%–4.4%였다. CEA 검사항목에서 혼주 혈청의 전체 제조사별 중앙값은 7.99–13.85 ng/mL, 변이계수는 2.0%–5.9%였다. PSA 검사항목에서 혼주 혈청의 전체 제조사별 중앙값은 39.39–61.72 ng/mL, 변이계수는 1.8%–3.1%였다. 기질 관련 바이어스의 가능성을 확인하기 위하여 바이어스(bias) 및 %바이어스를 계산하였다(Table 4). 전체 시약제조사별로 측정한 AFP의 바이어스(%바이어스)는 –15.74–10.18 (–203.21%–27.42%)의 범위를 보였다. CEA의 바이어스는 –1.57–4.38 (–67.38%–45.38%)의 범위를 보였으며, PSA의 바이어스는 –6.97–11.14 (–8.75%–12.15%)의 범위를 보였다.

Table 3 . Frozen human serum pools concentrations and measured CVs with different assays

AnalyteAssayMedian (range) (ng/mL)Total CV (%)
Alpha-fetoproteinAbbott87.10 (17.96–164.90)1.8
Beckman97.25 (20.51–186.44)4.4
Roche97.67 (18.60–185.33)1.6
Siemens87.00 (16.67–158.97)1.2
Carcinoembryonic antigenAbbott13.85 (3.44–35.35)2.3
Beckman13.36 (3.90–35.57)5.9
Roche13.63 (3.74–33.80)2.0
Siemens7.99 (2.90–20.79)2.8
Prostate-specific antigenAbbott45.46 (11.73–96.83)2.4
Beckman61.72 (13.95–127.84)3.1
Roche48.73 (13.10–108.00)1.8
Siemens39.39 (10.25–86.61)2.0

The instruments used were from Abbott Laboratories (Abbott Park, IL, USA), Beckman Coulter Inc. (Brea, CA, USA), Roche Diagnostics (Mannheim, Germany), and Siemens Healthineers (Erlangen, Germany)

Abbreviation: CV, coefficient of variation



Table 4 . Matrix-related biases for FSPs based on the different assays

AnalyteAssay pair (x–y)Bias (%bias)

FSP1FSP2FSP3FSP4FSP5
Alpha-fetoproteinRoche-Abbott2.60 (1.55)10.18 (7.63)5.33 (5.77)–8.45 (–18.06)6.78 (27.42)
Roche-Siemens6.60 (3.99)5.67 (4.32)2.76 (3.08)–10.09 (–23.11)4.73 (22.09)
Roche-Beckman0.25 (0.14)7.65 (5.25)–0.89 (–0.93)–15.47 (–37.34)–5.62 (–37.71)
Abbott-Siemens3.96 (2.43)–4.65 (–3.84)–2.68 (–3.18)–1.63 (–3.13)–2.22 (–15.37)
Abbott-Beckman–2.88 (–1.57)–4.59 (–3.44)–7.29 (–8.11)–5.27 (–10.21)–13.74 (–203.21)
Siemens-Beckman–7.57 (–4.23)1.03 (0.74)–3.95 (–4.23)–3.13 (–5.81)–10.83 (–112.00)
Carcinoembryonic antigenRoche-Abbott0.73 (2.01)3.41 (17.76)0.97 (6.55)0.47 (4.70)0.95 (21.72)
Roche-Siemens3.52 (14.49)2.49 (20.03)1.35 (14.47)0.62 (10.37)–0.90 (–44.9)
Roche-Beckman4.38 (10.97)2.64 (12.57)2.77 (17.17)2.50 (23.17)0.54 (12.17)
Abbott-Siemens3.11 (13.02)0.38 (3.65)0.97 (10.85)0.63 (10.56)–1.17 (–67.38)
Abbott-Beckman3.43 (8.79)–1.57 (–9.35)1.26 (8.62)1.49 (15.28)–1.08 (–38.43)
Siemens-Beckman–0.75 (–2.14)–0.36 (–2.00)1.66 (11.05)2.67 (24.38)3.24 (45.38)
Prostate-specific antigenRoche-Abbott5.43 (5.31)–0.33 (–0.46)0.39 (0.85)1.35 (5.21)0.19 (1.63)
Roche-Siemens–2.54 (–3.02)–1.94 (–3.33)–1.42 (–3.73)0.02 (0.07)0.02 (0.15)
Roche-Beckman0.58 (0.45)8.17 (9.22)–4.14 (–7.19)3.28 (10.11)1.02 (6.83)
Abbott-Siemens–6.97 (–8.75)–1.66 (–2.84)–1.73 (–4.59)–1.08 (–5.28)–0.15 (–1.45)
Abbott-Beckman–6.24 (–5.13)8.59 (9.64)–4.63 (–8.11)1.59 (5.18)0.78 (5.29)
Siemens-Beckman4.47 (3.38)11.14 (12.15)–1.97 (–3.30)3.26 (10.04)1.00 (6.71)

Abbreviation: FSP, frozen human serum pools



4개의 검사법을 사용하여 측정한 개별환자 검체, 혼주 혈청 및 상품화된 정도관리물질의 결과를 Deming regression 분석을 시행하였다(Figs. 13). AFP와 PSA 검사항목에서 혼주 혈청 및 정도관리물질 모두 6개의 검사법 간 비교결과분석에서 개별환자 검체에 의해 정의된 95% 예측구간 안에 존재하여 교환 가능성이 있었다(Figs. 1, 3). CEA 검사항목에서 혼주 혈청은 95% 예측구간 안에 존재하여 교환 가능성이 있었으나, 정도관리물질의 경우 6개의 비교결과 중 2개의 검사법 간 조합에서만 교환 가능성이 확인되었다(Fig. 2).

Figure 1. Commutability of the frozen human serum pools (FSPs) for alpha-fetoprotein (AFP) measurement. The FSPs, patient samples, and quality control (QC) materials were measured for AFP using four assay platforms: Roche vs. Abbott (A), Siemens (B), Beckman (C), Abbott vs. Siemens (D), Beckman (E), and Siemens vs. Beckman (F). The solid lines indicate the Deming regression lines, and dashed lines indicate the upper and lower 95% prediction intervals (PIs). The gray, yellow squares, and blue triangles represent the results of the patient samples, FSPs, and QC materials, respectively. (See the journal website for colors.) The instruments used were from Abbott Laboratories (Abbott Park, IL, USA), Beckman Coulter Inc. (Brea, CA, USA), Roche Diagnostics (Mannheim, Germany), and Siemens Healthineers (Erlangen, Germany).

Figure 2. Commutability of the frozen human serum pools (FSPs) for carcinoembryonic antigen (CEA) measurement. The FSPs, patient samples, and quality control (QC) materials were measured for CEA using 4 assay platforms: Roche vs. Abbott (A), Siemens (B), Beckman (C), Abbott vs. Siemens (D), Beckman (E), Siemens vs. Beckman (F). The solid lines indicate the Deming regression lines and dashed lines indicate the upper and lower 95% prediction intervals (PIs). The gray, yellow squares, and blue triangles represent the results of the patient samples, FSPs, and QC materials, respectively. (See the journal website for colors.) The instruments used were from Abbott Laboratories (Abbott Park, IL, USA), Beckman Coulter Inc. (Brea, CA, USA), Roche Diagnostics (Mannheim, Germany), and Siemens Healthineers (Erlangen, Germany).

Figure 3. Commutability of the frozen human serum pools (FHP) for prostate specific antigen (PSA) measurement. The FHP, patient samples and quality control materials (QC) were measured for PSA with 4 assay platforms; Roche vs. Abbott (A), Siemens (B), Beckman (C), Abbott vs. Siemens (D), Beckman (E), Siemens vs. Beckman (F). The solid lines indicate the Deming regression lines and dashed lines indicate the upper and lower 95% prediction intervals. The gray, yellow squares and blue triangles represent the results of the patient samples, FHP and QC, respectively. (See the journal website for colors.) Abbreviations: FSP, frozen human serum pools; PI, prediction intervals; PSA, prostate specific antigen; QC, quality control materials.

상위의 표준측정방법이 없는 측정물질에 대해서 여러 임상검사실의 측정방법 사이의 검사결과들의 일치화를 위한 노력이 지속적으로 이뤄지고 있다. International Consortium for Harmonization of Clinical Laboratory Results (ICHCLR)에 따르면 AFP 항목은 의학적 결정에 적합하도록 검사법의 일치화가 이뤄진 항목이며, CEA 및 PSA의 경우 일치화가 필요한 항목으로 언급하고 있다[10].

또한 종양표지자 검사항목은 면역측정법을 기반으로 하고 있기 때문에 제조사별 항체 특이성, 항원결정기 차이, 반응속도 및 보정물질과 검체의 기질차이 등의 요인들에 의하여 검사실마다 검사법에 따라 결과값에 차이를 보일 수 있다[11]. 2017년 차세대 신빙도조사사업의 종양표지자 검사 프로그램 결과에 AFP의 항목에서 동일 제조사의 제품을 사용하더라도 장비-보정물질-시약의 조합에 따라서 결과값에 차이를 보이므로, peer group을 형성할 때 참여기관 전체, 제조사 또는 장비 등의 설정기준으로 따라 결과분포가 달라질 수 있음을 제시하였다[12]. 이러한 peer group 분류방법은 개별 임상검사실에 검사실 수행능에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있지만, 향후 검사실 간 결과의 일치 및 일치화를 위해서는 교환 가능성 물질의 사용이 더 중요하다 할 수 있다[5,6]. 2013년 Miller와 Myers [13]는 제조사는 측정물질에 대한 보정추적성을 위하여 교환 가능성이 있는 표준물질을 사용해야 함을 강조하면서, 검사결과의 일치 여부를 평가하는 외부정도관리 프로그램 제공자도 교환 가능성이 있는 물질을 사용해야 한다고 언급하고 있다. 따라서 2015년도 종양표지자 검사의 신빙도조사사업부터 검사항목별로 양성 및 음성의 잔여 혈청을 수집하여 pooling한 자가제조 검체를 사용하기 시작하였으며, 2016년도부터는 혈액원에서 구입한 혈액에 고농도의 검체를 혼합한 자가제조 검체를 사용하고 있다[9]. 본 연구에서는 CLSI 가이드라인에 따라 AFP, CEA 및 PSA 검사항목에서 사용되는 자가제조 검체의 교환 가능성을 평가하였다[4,14].

AFP 항목의 개별환자 검체와 혼주 혈청을 4개의 제조사 검사법으로 측정한 결과의 변이계수값은 각각 5% 미만으로 차이가 없었으며, 생물학적 변이에 근거한 최적의(optimum) 분석적 허용기준인 6.7% 이내의 우수한 결과를 보였다. CEA 항목의 경우 한 개의 제조사 검사법을 제외하고 변이계수값은 5% 미만으로 생물학적 변이기준 4.5% 이내의 결과를 보였으며, PSA 항목은 개별환자 검체와 혼주 혈청을 4개의 제조사 검사법으로 측정한 결과의 변이계수값은 생물학적 변이에 근거한 최소한(minimum) 분석적 허용기준인 5.1% 이내의 결과를 보였다. PSA 항목의 경우 다른 항목과 비교하여 생물학적 변이에 근거한 변이계수의 분석적 허용기준의 범위가 좁기 때문에 최적의 기준조건을 충족하지 못한 것으로 판단되었다. 그러나 5% 미만의 변이계수값을 보여 교환 가능성 평가에 비교적 우수한 성능을 보인다고 할 수 있다. 이를 기반으로 평가한 3개의 검사항목에서 자가제조 혼주 혈청 검체는 95% 예측구간 안에 존재하여 교환 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 정도관리물질의 경우 CEA 항목의 일부 검사법에서만 교환 가능성이 있었다. 이는 정도관리물질의 기질효과로 검사법 조합에 따라 다른 결과를 보인 것이라 생각된다. 교환 가능성이 있는 정도관리물질도 외부정도관리 프로그램에서 사용 가능하지만, 비용 및 검체의 농도 측면에서 제한점이 있다. 상용화된 정도관리 물질 구입 시 자가제조와 비교하여 고비용이 발생하며, 임상적 의사결정 농도를 포함하지 못하는 경우가 있다. 간암의 진단 및 예후평가에 사용되는 AFP 결정치는 20 ng/mL 및 400 ng/mL가 주로 사용되고 있으며[15], 검사법들의 측정 가능범위 상한값이 400–1,000 ng/mL 이상으로 보고되고 있으므로 고농도의 상품화된 정도관리물질을 얻기가 어려운 측면이 있다. 반면에 자가제조물질은 폐기되는 신선동결혈장을 이용하여 제조하므로 비용절감효과가 있으며, 임상적으로 중요한 농도 및 고농도의 검체를 대량으로 제조할 수 있는 장점을 지닌다.

일부 검사항목의 외부정도관리용 검체의 교환 가능성에 대하여 보고한 연구들이 있으나[3,16-18], 종양표지자 항목에서 외부정도관리에 사용되는 자가제조물질을 제조하여 교환 가능성을 평가한 연구들은 없었다. 그러나 본 연구는 CLSI 가이드라인에서 제시한 개별환자 검체결과의 예측구간으로 자가제조물질의 교환 가능성을 평가하였으므로 사용된 통계방법 및 개별 검체의 농도범위 등에 의하여 결과가 달라질 수 있는 한계점이 있다[4]. 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것이라 생각되었다.

결론적으로, 본 연구에서 종양표지자 외부정도관리 프로그램에서 3가지 항목의 자가제조물질의 교환 가능성을 평가하였다. 향후 본 연구결과를 바탕으로 향후 자가제조물질을 사용하는 다른 검사항목에서도 평가에도 유용할 것으로 판단되며, 종양표지자 항목의 검사결과의 일치화를 이루는 데 기여할 것으로 생각한다.

이 연구는 대한임상검사정도관리협회의 2020년도 학술연구과제 연구비 지원으로 수행되었다(과제번호: 2020-344).

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