Coronavirus disease 2019 (COVID-19)는 2019년 12월 중국 후베이성 우한에서 처음 발생한 뒤, 전 세계로 빠른 속도로 확산되고 있는 새로운 유형의 코로나바이러스(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV2)에 의한 호흡기 질환이다[1]. COVID-19 감염의 확산을 막고 적절한 치료를 위해서는 적절한 COVID-19 검사가 매우 중요하다[2]. 통상적으로 검사실에서 표준방법으로 사용하는 것은 호흡기 검체를 이용하여 유전자 증폭을 이용한 polymerase chain reaction (PCR) 기반의 분자진단법으로 민감도와 진단 정확도가 높지만, 총 처리시간(turnaround time, TAT)은 4시간 이상이며 일괄검사(batch test)로 개발되어 있어 많은 검사실에서 운영시간을 정해 두고 검사를 진행하고 있다[3].

응급검사용으로 이용하기 위하여 TAT를 1시간 이내로 줄인 신속 COVID-19 PCR 검사법이 많이 소개되어 있으나 민감도와 진단 정확도가 만족스럽지 않은 경우가 많았다[4]. 이에 비해 Xpert Xpress SARS-CoV-2 test (Cepheid, Sunnyvale, CA, USA)는 신속 COVID-19 PCR이지만, 다기관 평가에서 통상적인 검사법과 비교해보면 양성 일치도(positive agreement) 99.5%와 음성 일치도(negative agreement) 95.8%를 보여 검사성능이 우수한 것으로 알려져 있다[4]. 국민건강보험 일산병원에서는 통상적인 확진검사로는 COVID-19 PCR은 STANDARD M nCoV Real-Time Detection kit (SD BIOSENSOR, Suwon, Korea)를 사용하여 6시간마다 검사를 실시하고 있고, 신속 COVID-19 PCR로는 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)를 이용하여 접수되는 대로 검사를 실시하여 보고하고 있다.

검사실에서 새로운 다중 분자유전검사법을 도입하기 전에 검정(verification)을 통해 적절한 검사성능을 가지고 있는지 확인하고 있다[5]. 하지만 실제 임상에서 적절하게 사용되고 있는지 완벽하게 검증하기는 어렵다. 본 연구에서는 검사 도입 전에 수행한 성능평가를 통해 도입된 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)를 관련된 검사와 임상자료를 이용하여 후향적으로 검정하여, 실제 임상현장에서 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)의 검사성능을 재검증해 보고자 하였다.

2021년 1월부터 2022년 3월까지 국민건강보험 일산병원에 신속 COVID-19 감염을 의심하여 내원한 환자 중 COVID-19 신속 PCR 검사와 확진 PCR 검사를 1일 이내 모두 시행한 총 542 검사결과를 비교하였다. COVID-19 PCR 검사는 비인두 도말과 구인두 도말의 상기도 검체를 바이러스 수송 배지에 채취하여 즉시 접수하였으며, 핵산의 추출은 AdvanSure E3 System (Hanwool TPC, Bucheon, Korea)을 이용하여 추출하였다.

확진검사는 STANDARD M nCoV Real-Time Detection test (SD BIOSENSOR)로 CFX 96 system (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) 장비에 제조사의 지시대로 검사하였다. 결과의 판정은 신환인 경우 두 개의 표적 유전자(E, RdRp)의 역치 사이클(threshold of cycle, Ct) 값에 따라 양성(모두 33.5 미만)과 음성(하나의 표적 유전자라도 38 초과 혹은 0.00)으로 하였다. 표적 유전자 중 하나라도 Ct값이 33.5에서 38 사이 값을 보인 경우 불확정(equivocal)으로 판정하고, 추출부터 재검하고 같은 결과일 경우 새로운 검체로 재검을 시행하였다. 기확진자인 경우 Ct값에 상관없이 추적 검체에서 모든 표적 유전자(E, RdRp)가 증폭될 경우는 양성, 하나만 검출될 경우 불확정, Ct값이 0.00인 경우 음성으로 판정하였다. 신속 COVID-19 PCR로는 상기도 검체를 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)와 전용장비를 이용하여 제조사의 지시대로 검사하였다. 결과의 판정은 두 개의 표적 유전자(N2, E) 모두 검출(Ct값 45 이하)된 경우 양성으로 한 개의 유전자만 검출되면 불확정으로 모두 검출되지 않으면 음성으로 판정하였다. 신환의 경우 불확정이면 재검하여 보고하였다.

확진검사와 신속검사의 일치도를 평가하기 위해 SAS ver. 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 연속형 변수인 두 검사법의 표적 유전자의 Ct값 간의 일치도는 급내상관계수(intraclass correlation coefficient)를 구하였고, 범주형 변수 간의 일치도는 불확정 검사를 보인 15명을 제외한 총 527명에서 Cohen’s kappa 계수를 얻었다. 급내상관계수 판정기준은 0.75 이상(good reliability), 0.5 이상에서 0.75 미만(moderate reliability), 0.5 미만(poor reliability)으로 하였다. Cohen’s kappa 계수의 일치도 판정기준은 0.2 이하(poor), 0.2 초과에서 0.4 이하(fair), 0.4 초과에서 0.6 이하(moderate), 0.6 초과에서 0.8 이하(substantial), 및 0.8 초과(good)로 하였다. 확진검사 STANDARD M nCoV Real-Time Detection test (SD BIOSENSOR)를 참고법으로 하여 신속검사인 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)의 민감도, 특이도, 정확도, 양성예측도, 및 음성예측도를 구하였다. 두 검사가 불일치한 경우(양성 vs. 음성, 불확정 제외) 전자의무기록을 검토하여 임상적 특징을 파악하였다. 본 연구는 연구심의위원회 승인을 받았다(IRB no., 2022-04-003).

신속검사와 확진검사, 두 검사법 간 Cohen’s kappa 계수는 0.9626 (95% confidence interval [CI], 0.93–0.9952)으로 높은 범주형 일치도를 보였다. 두 검사의 표적 유전자의 Ct값의 상관성은 Fig. 1과 같이 두 검사에 공통적으로 포함된 E 유전자에서는 상관계수 0.84 (95% CI, 0.81–0.87)였고, RdRp 유전자(확진검사)와 N2 유전자(신속검사)의 상관계수는 0.85 (95% CI, 0.82–0.88)로 상관성이 좋았다(good reliability). 신속검사인 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)의 민감도 99.1% (95% CI, 98.2%–100.0%), 특이도 98.7% (95% CI, 96.2%–100.0%), 정확도 99.1% (95% CI, 98.2%–99.9%), 양성예측도 99.8% (95% CI, 99.3%–100.0%), 및 음성예측도 95.0% (95% CI, 90.2%–99.8%)를 보였다. 두 검사결과가 불일치한 경우는 총 4예였는데, 그 중 3예는 신속검사에서 음성이었으나, 확진검사에서는 양성이었다. 확진검사에서 양성이었으나 신속검사에서 음성이었던 3명 중 2명은 기확진자였고, 신속검사에서 양성이었으나 확진검사에서 음성이었던 1명의 환자는 임상의가 COVID-19 감염은 없는 것으로 판단하였고 한 달간 추가로 3회 검사를 실시하였으나 모두 음성이었다. 불일치 환자들의 임상적 특징은 Table 1에 정리하였다.

Table 1 . Clinical features of patients with discrepant results

Case	Xpert (Ct E/N2)	STANDARD (Ct E/RdRp)	Sex/age (yr)	Symptom	Co-morbidity	COVID-19 status
Case 1	Negative	Positive (32.56/33.60)	M/75	Fever	Psoas muscle hematoma, pneumonia, malnutrition, pressure sore	Previous diagnosis (20 days ago)
Case 2	Negative	Positive (34.83/34.47)	F/33	No	Normal pregnancy	Previous diagnosis (28 days ago)
Case 3	Negative	Positive (25.98/25.48)	F/24	Cough, fever	No	First diagnosis
Case 4	Positive (39.6/42.0)	Negative	M/51	Cough, stuffy nose	Carcinoma in situ of colon	No infection; negative in F/U (3 times)

The instruments used were from the following companies: Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid, Sunnyvale, CA, USA) and STANDARD M nCoV real-time detection test (SD BIOSENSOR, Suwon, Korea).

Abbreviations: Ct E/N2, cycle threshold value of E gene/cycle threshold value of N2 gene; Ct E/RdRp, cycle threshold value of E gene/cycle threshold value of RdRp gene; COVID-19, coronavirus disease 2019; F/U, follow-up test.

Figure 1. The correlation analysis of threshold of cycle (Ct) of target genes. (A) E gene vesus E gene. (B) RdRp gene versus N2 gene.

검사실에서 새로운 다중 분자유전검사법을 도입할 때에는 환자에게 사용하기 적절한 검사성능을 가지고 있는지 검정(verification)할 필요가 있다. 이는 특정 항목이 특정 요구사항을 충족한다는 객관적 증거의 제공을 목적으로 검사실의 검사자가 시행하게 된다[5]. 이 과정에서 성능평가를 위해 정확도, 정밀도, 분석 민감도, 및 분석 특이도를 분석하게 되는데, 정도관리물질을 이용하거나 기존의 수집된 검체를 사용하는 경우가 대부분이므로 실제 임상 상황을 완벽하게 반영하기는 어렵다. Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)는 초기에는 선별검사로 도입되었다가, 현재는 확진검사 없이 단독으로 처방되고 있으므로 그 유용성을 실제 임상자료를 이용하여 확인하는 것이 필요하리라 생각되었다. 특히 후향적 재검정 시 불일치 결과에 대해서는 임상자료를 이용하여 COVID-19 감염 여부를 판단하여 임상적 성능평가가 용이한 장점이 있다.

본 연구에서 두 검사결과가 불일치한 경우는 총 4예에 불과하여 결론을 내기는 어렵지만, Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)는 기확진자에서 혈중 바이러스 농도가 낮아진 경우 위음성을 보일 가능성이 있다. Table 1에서 case 4의 경우 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)의 위양성 혹은 이전 감염으로 인한 것일 수 있지만, 의무기록으로 이전 감염 여부를 확인할 수 없어 판단하기 어려웠다. 하지만 전체적으로 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)는 확진검사와 일치도가 높고, 표적 유전자의 상관성이 좋으며, 민감도, 특이도, 정확도, 양성예측도 및 음성예측도가 매우 높아 확진검사 없이 단독으로 사용하기에 무리가 없음을 재확인하였다.

COVID-19의 원내 확산을 막고 환자 부담을 줄이기 위해서는 신속하고 정확한 COVID-19 감염 여부의 판단이 핵심적이다. 기존 연구에서 신속 COVID-19 현장검사의 도입으로 결과보고 시간이 단축되고, 감염관리가 용이하고 환자 처치까지 걸리는 시간이 짧았다고 보고하고 있다[6]. 또 다른 연구에서도 신속 COVID-19 검사가 환자 유입을 개선시키고 원내 전파를 감소시키는 효과가 있었다고 보고하였다[7]. 종합적으로, 본 연구결과는 Xpert Xpress SARS-CoV-2 (Cepheid)를 이용한 신속검사가 확진검사와 비교하였을 때 높은 일치도뿐 아니라 대등한 검사성능을 보임을 재검증할 수 있었다.

통계처리를 도와주신 국민건강보험 일산병원 연구소 연구분석팀 홍정화 선생님께 감사드린다.