간세포암종의 종양표지자로서 PIVKA-II의 유용성

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        간세포암종의 종양표지자로서 PIVKA-II의 유용성
              분당서울대학교병원 내과 / 정 숙 향

     서 론
   간세포암종은 가장 흔한 원발 간암으로서 일본, 동남아시아 및 아프리카 지역에서 높은 발생 빈도를 보이며, 낮은 빈도를 보이던 미국과 유럽 지역에서도 점차 그 발생률이 증가하고 있다. 국내의 암등록 순위에 의하면 간세포암종은 위암, 폐암에 이어 3위에 올라 있으며 사망원인에 있어서도 연간 40-50대 남자 10만 명당 22.8명으로 수위를 달리고 있다.
간세포암종은 대부분 간경변증을 동반하고 있어 간기능 저하와 그에 따른 합병증의 발생으로 진단 당시 완치 가능성이 많지 않으며, 간세포암종 자체의 생물학적 공격성이 타종양에 비해 강하여 혈관 침범이나 타장기로의 전이가 흔해 그 예후는 극히 불량하다. 실제로 국내에서 간세포암종의 5년 생존율은 9.6%로 위암이나 폐암에 비해 낮게 보고되고 있다. 최근에 간세포암종의 조기 색출을 위한 감시체계(surveillance program)의 중요성이 강조되고 있고 진단과 치료면에서 다양한 방법들이 도입되고 발전을 이루었으나 지금까지 간세포암종의 생존율 향상에 있어서 뚜렷한 성과는 없는 실정이다.

간세포암종은 조직검사로 확진할 수 있으며, 알파태아단백(α-fetoprotein, AFP), protein induced by vitamin K absence or antagonist-II(PIVKA-II) 등의 혈청 종양표지자는 복부초음파, 전산화단층촬영술, 자기공명영상 및 간동맥혈관조영술 등의 영상 진단과 함께 간세포암종 진단에 도움을 줄 수 있다. 만성 간질환 환자의 추적관찰 중 이러한 혈청 종양표지자가 양성을 보이거나 증가하는 경향이 있으면 비록 영상 진단에서 간내 종괴가 발견되지 않는다 하더라도 간세포암종 발생의 위험이 높다. 간세포암종에서 혈청 종양표지자의 역할은 간세포암종의 진단 이외에도 치료 후 추적관찰, 재발 유무 예측 및 간내종괴의 감별진단 등에 있다.
Des-γ-carboxyprothrombin (DCP)으로 알려져 있는 PIVKA-II는 간세포암종의 종양표지자로 제안된 이래, 간세포암종과 만성 간질환의 감별에 유용하고, 간세포암종 초기 진단에 대한 감시 지표로 이용될 수 있다는 연구 결과들이 보고되었다. 지금까지의 보고에 의하면 AFP와 PIVKA-II의 간세포암종에 대한 민감도는 각각 39-64%, 48-62%, 특이도는 각각 76-91%, 81-98%로 PIVKA-II가 AFP보다 다소 높은 특이도를 보여주고 있으나 그렇지 않은 보고도 있다.
현재 만성 간질환, 특히 간경변증 환자에서 영상 진단에 의해 2 cm 이상의 고혈관성 종괴가 발견된 경우 AFP가 400 ng/mL 이상이면 임상적으로 간세포암종의 진단을 내릴 수 있다. 최근에 Merrero 등은 125 mAU/mL의 PIVKA-II 값을 만성 간질환 환자군에서 간세포암종 진단의 cut-off 값으로 제시한 바 있다.
국내에서도 PIVKA-II는 AFP와 같이 간세포암종의 선별 검사에 이용되고 있으나 간세포암종 진단에 유의한 최적의 PIVKA-II 값에 대한 보고는 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 B형간염바이러스가 만성 간질환 및 간세포암종 원인의 대부분을 차지하고 있는 우리나라에서 간세포암종 진단에 유의한 PIVKA-II 값을 알아보고자 하였다.
 

     대상과 방법
1. 대상
2004년 3월부터 2005년 2월까지 본원에서 간세포암종(42명)과 만성 간질환(185명, 만성 간염이나 간경변)으로 진단받은 총 227명을 대상으로 하였다. 간세포암종은 수술이나 간침생검에 의한 조직검사를 통해 확진을 하였으며(19명), 종양조직을 얻지 못하는 경우에는 간경변증을 기저질환으로 갖고 있는 환자에서 컴퓨터단층촬영, 자기공명영상 및 혈관조영술 등의 영상 진단 중 적어도 두 검사에서 2 cm 이상의 동맥기 고혈관성 병변이 보이거나 혹은 한 개 이상의 영상 진단에서 2 cm 이상의 동맥기 고혈관성 병변이 보이면서 AFP가 400 ng/ mL 이상인 경우에 임상적으로 진단하였다(23명). 간경변은 간조직검사를 통해 확진하거나 초음파 및 컴퓨터단층촬영 등의 검사에서 특징적인 간경변의 소견이 있으면서 식도정맥류, 위정맥류, 비기능항진증, 복수 등의 문맥고혈압의 증거가 있는 경우에 진단하였다. 만성 간질환 이외에 vitamin K의 생성에 영향을 미칠 수 있는 신부전, 영양실조 및 장내 세균에 영향을 미치는 약물이나 항생제 등을 복용한 최근 경력이 있는 경우는 대상에서 제외하였다.
B형간염바이러스 표면항원 및 C형간염바이러스 항체와 HCV-RNA 등을 측정하여 대상 환자들의 기저질환의 원인을 분석하였으며, B형간염바이러스 표면항원과 C형간염바이러스 항체가 음성이면서 병력상 하루에 최소 40 g의 알코올을 적어도 10년 이상 마신 음주력이 있으면서 AST/ALT 비, γ-GT (γ-glutamyltranspeptidase) 및 MCV (mean corpuscular volume) 등이 상승된 경우는 알코올 간질환으로 분류하였다.
 

2. 방법
AFP값은 immunoradiometric assay (RADIM Co., Roma, Italia)로 측정하였고, PIVKA-II값은 Haicatch PIVKA-II kit (Eisai Co., Tokyo, Japan)를 이용한 electrochemiluminoimmunoassay로 측정하였다. PIVKA-II의 측정 방법을 간단히 기술하면 다음과 같다. 고상형의 PIVKA-II 단일항체(solid-phase anti-PIVKA-II monoclonal antibody)가 코팅된 컵에 검체를 주입, 반응시키면 검체 내의 PIVKA-II는 그 양에 비례하여 항체와 결합한다. 미반응물을 흡인 제거하고 세정한 후 효소표식 항인체 프로트롬빈 항체(enzyme-labeled antihuman prothrombin antibody)를 주입하여 반응시키면 결합한 PIVKA-II의 양에 따라 고상형의 PIVKA-II 단일항체-항원(PIVKA-II)-효소표식 항인체 프로트롬빈 항체로 이루어지는 sandwich 결합물을 형성한다. 다시 미반응물을 제거한 후 기질액을 주입하면 결합한 효소표식 항체에 따라 기질분해로 인해 발색체가 발색한다. 고상항체에 결합한 효소의 활성은 검체 중의 PIVKA-II의 양을 반영하기 때문에 450 nm에서 반응액의 흡광도를 측정하고, 그 값을 표준 흡광도와 비교한다. 모든 검체는 중복 검사하였으며 검출한계는 10-2000 mAU/mL였다. 검출한계를 넘어선 검체는 10, 100, 1000 등으로 희석하여 재측정하였다.

간세포암종 진단의 민감도, 특이도 등의 판정과 통계학적 분석을 위한 AFP와 PIVKA-II의 기준값은 각각 20 ng/mL, 40 mAU/mL로 하였다. AFP와 PIVKA-II의 측정을 위한 환자의 혈청은 조직검사나 치료(수술, 간동맥색전술, 경피적 치료술 등) 전에 채취하였으며 -80℃에서 보관하였다.
간세포암종과 만성 간질환 환자에서 진단 당시 AFP와 PIVKA-II 값을 비교하였으며, 간세포암종 환자에서 AFP와 PIVKA-II 값의 상관관계를 분석하였다. 상기한 기준값에서 AFP와 PIVKA-II 그리고 두 값을 동시에 고려했을 때 각각에 대한 간세포암종 진단의 민감도, 특이도, 양성 예측도 및 음성 예측도를 측정하였다.
PIVKA-II의 cut-off 값을 40, 100, 125, 250 및 500 mAU/mL 등으로 달리했을 경우 간세포암종 진단에 대한 민감도와 특이도 변화를 비교하였으며, 최종적으로 receiver operating characteristic(ROC) curve를 이용하여 간세포암종 진단에 유의한 최적의 PIVKA-II 값을 도출하였다.

3. 통계 분석
모든 통계 분석은 SPSS-WIN version 11.5(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하였다. AFP와 PIVKA-II는 평균±표준편차에 의한 Student’s t-test로, 각 환자들의 성별, 원인 및 임상 정보는 Fisher’s exact test로 비교 분석하였으며 P값 0.05 미만에서 유의성을 두었다. 로그값으로 치환하여 Spearman’s correlation coefficients로 두 종양표지자의 상관관계를 분석하였다. PIVKAII의 간세포암종 진단에 대한 최적 cut-off 값은 ROC curve를 기준으로 특이도 95% 이상에서 예측하였다.

     결 과
1. 대상 환자의 특징

진단 당시 간세포암종 환자의 평균 연령은 60±11세로 만성 간질환 환자의 51±11세에 비해 통계적으로 유의하게 높았고(P<0.05) 성별에서는 차이가 없었다. B형간염바이러스는 간세포암종과 만성 간질환에서 모두 가장 흔한 원인을 차지하였으며(73.8% vs. 57.8%), 다음으로 알코올(16.7% vs. 29.7%), C형간염바이러스(7.1% vs. 7.6%)의 순 이었다. 간세포암종 환자에서 만성 간질환 환자에 비해 B형간염바이러스의 유병률이 높았고 알코올에 의한 경우는 적었으나 통계적으로 유의성은 없었다(표 1).

2. 간세포암종과 만성 간질환에서 AFP과 PIVKA-II 값의 비교 및 상관관계
AFP 값은 간세포암종 환자에서 6645.0±6354.6 ng/mL, 만성 간질환 환자에서 20.2±73.3 ng/mL였고, PIVKA-II 값은 간세포암종 환자에서 903.0±1156.7 mAU/mL, 만성 간질환 환자에서 111.7±211.0 mAU/mL로, AFP 및 PIVKA-II 모두 간세포암종 환자에서 의미 있게 높았다(P<0.01)(그림 1).

간세포암종 환자에서 AFP와 PIVKA-II는 유의한 상관관계를 보였다(r=0.46, P<0.01)(그림 2).            

3. 간세포암종에 대한 AFP와 PIVKA-II의 민감도, 특이도 및 예측도
AFP(기준값 20 ng/mL)의 간세포암종 진단에 대한 민감도, 특이도, 양성 예측도 및 음성 예측도는 각각 61.9%, 85.9%, 50% 및 90.9%였으며, PIVKA-II(기준값 40 mAU/mL)의 민감도, 특이도, 양성 예측도 및 음성 예측도는 각각 66.7%, 74.1%, 36.8% 및 90.7%였다. PIVKA-II와 AFP를 동시에 고려한 경우에는 민감도가 85.7%로 증가하였으나 특이도는 64.3%로 감소하였다(표 2).

4. PIVKA-II의 cut-off 값에 따른 민감도와 특이도
PIVKA-II의 기준값을 100 mAU/mL, 125 mAU/mL, 250 mAU/mL 및 500 mAU/mL 등으로 달리하였을 때 간세포암종 진단에 대한 특이도는 89.3%에서 95.7%로 증가하였으나 민감도는 59.5%에서 48.2%로 감소하였다(표 3).

5. ROC curve를 이용한 간세포암종 진단에 유의한 PIVKA-II 값

간세포암종에 대한 ROC curve에서 PIVKA-II와 AFP의 AUC (area under the curve)는 각각 0.759, 0.794로 유의한 차이가 없었다(P=0.587). PIVKA-II의 ROC curve에서 특이도가 95% 이상이면서 민감도가 급격히 감소하는 지점의 값을 간세포암종 진단의 최적값으로 하였을 때 특이도 95.1%, 민감도 57.1% 지점인 PIVKA-II 값 250 mAU/mL를 간세포암종 진단의 최적값으로 예측하였다(그림 3).

     고 찰
간세포암종의 조기 색출을 위한 감시체계의 확립은 간세포암종 발생의 고위험군인 간경변 환자에서 완치가 가능한 병기에 있는 간세포암종을 진단함으로써 종양 관련 이환율(morbidity)과 사망률(mortality)을 낮추는 데 그 목적이 있다.

AFP는 복부초음파와 함께 간세포암종의 추적 감시체계 및 조기 진단을 위해 현재 널리 이용되고 있는 종양표지자 중의 하나이다. 그러나 간세포암종 환자의 약 40%까지 AFP가 정상범위에 있기 때문에 간세포암종 진단의 민감도는 높지 않으며, 더욱이 AFP가 급성 간염, 만성 간염 및 간경변 등과 같은 양성 간질환에서뿐만 아니라 위암, 췌장암 등의 다른 소화기계 종양과 생식세포종(germ cell tumor) 등에서도 상승할 수 있기 때문에 그 특이도 역시 만족스럽지 않다. 간세포암종의 진단에 적용된 AFP의 cut-off 값에 따라 민감도와 특이도는 달라질 수 있으며 실제로 20 ng/mL에서 200 ng/mL로 cut-off 값을 이동시켰을 때 특이도는 높일 수 있었으나 반대로 민감도는 낮아진다.
간세포암종에서 상승하는 비정상 프로트롬빈인 PIVKA-II는 간세포암종 환자의 91%에서 뚜렷한 상승이 있었다고 1984년 iebman 등에 의해 처음으로 보고된 이후, 간세포암종의 혈청 종양표지자로서의 역할이 강조되어 왔다. PIVKA-II는 종양세포에서 γ-carboxylase 활성도가 감소함으로써 프로트롬빈 전구체의 해독 후 과정 중의 카르복실화(carboxylation)의 결함 때문에 발생하는 비정상 프로트롬빈으로, 담즙정체, 영양실조, 신부전, 정상 장내 세균에 영향을 미치는 약물의 사용 등에 따른 vitamin K 합성의 결함을 보이는 비대상성 간질환에서도 생성될 수 있다.
본 연구에서 40 mAU/mL을 기준으로 한 PIVKA-II의 간세포암종 진단에 대한 민감도는 AFP의 경우보다 높았으나(66.7% vs. 61.9%) 특이도는 낮았다(74.1% vs. 85.9%). 기존의 연구에 의하면 간세포암종에 대한 PIVKA-II의 민감도는 48-62%, 특이도는 81-98%로 다양하게 보고되고 있는데 이는 각 연구에서 PIVKA-II의 cut-off 값이 다양하게 적용되었으며 대상 간세포암종의 원인이 지역에 따라 큰 차이를 보이기 때문인 것으로 추측할 수 있다. PIVKA-II와 AFP를 동시에 고려했을 경우에는 민감도는 85.7%로 높아졌지만 특이도는 64.3%로 낮아져 두 종양표지자의 동시 이용은 비용-효과면을 고려하여 결정되어야 할 것이다. 간세포암종 환자에서 PIVKA-II와 AFP의 상관관계는 유의한 것으로 분석되었으며(r=0.46, P<0.01) 이는 기존의 보고와 상이한 결과를 보였다.

간세포암종 진단에 유의한 값의 결정을 위해서는 각 종양표지자에 대해 위양성을 보이는 경우가 최대한 배제되어야 하며 이를 위해서는 이러한 질환을 배제할 수 있는 높은 특이도의 기준값 설정이 필수적이다. AFP의 경우, 만성 간질환 환자에서 영상진단으로 확인된 간의 고혈관성 종괴가 존재할 때 AFP 값이 400 ng/mL 이상이면 간세포암종으로 진단할 수 있으며, 이 때의 민감도와 특이도는 각각 56.4%, 94.5%로 알려져 있다. 현재 만성 간질환 환자에서 간세포암종 진단에 유의한 AFP 값(400 혹은 500 ng/mL)이 제시되어 있으며 본 연구에서도 이 기준에 맞는 간세포암종의 임상 진단을 적용하였다. 최근에 Marrero 등은 125 mAU/mL의 PIVKA-II 값을 이용하여 만성 간질환이 있는 환자들의 일부에서 간세포암종의 진단 예측도를 90% 이상으로 높일 수 있었다고 발표한 바 있다. 본 연구에서는 이보다 더 높은 값인 250 mAU/mL를 간세포암종 진단의 최적 cut-off 값으로 제시하였고 이 때의 민감도와 특이도는 각각 57.1%, 95.1%였다. 이러한 차이는 대상 환자를 구성하는 인종과 만성 간질환 및 간세포암종의 원인이 지역에 따라 큰 차이를 보이기 때문일 것으로 추측할 수 있다. 즉 Marrero 등의 연구에서는 대상 환자들이 대부분 비히스패닉계 백인인 북미 환자들이었으며, 간세포암종의 원인도 C형간염바이러스가 가장 많았고 다음으로 알코올, B형간염바이러스의 순이었으며 원인을 모르는 경우도 상당수 차지하고 있어 본 연구와는 인구학적 임상 정보에서 큰 차이를 보이고 있다. 결국 간세포암종 발생 지역이나 원인의 차이에 따라 종양표지자 PIVKA-II의 적정 cut-off 값이 다르게 적용되어야 할 것으로 생각된다.
ROC curve를 이용한 종양표지자의 cut-off 값은 기존의 민감도와 특이도 혹은 Youden’s index 등을 이용하여 임의로 선택한 값에 비해 합리적이고 적절한 종양의 진단기준값을 도출할 수 있다.

본 연구에서도 ROC curve를 이용하여 PIVKA-II의 간세포암종 진단에 대한 특이도가 95% 이상이면서 민감도가 급격히 감소하는 지점인 250 mAU/ mL를 간세포암종 진단의 최적값으로 예측하였다. 본 연구에서 간세포암종의 진단에 PIVKA-II가 AFP보다 우월한 종양표지자라는 증거는 없었다. 즉 PIVKA-II가 AFP에 비해 간세포암종에 대한 민감도는 높았지만 특이도는 다소 낮았으며, ROC curve에서도 PIVKA-II와 AFP의 AUC는 각각 0.759, 0.794로 유의한 차이를 보이지 않았다. 앞으로 간세포암종의 크기, 분화도, 병기 등에 따른 이 종양표지자의 역할에 대한 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
결론으로 본 연구는 PIVKA-II가 만성 간질환 환자군에서 간세포암종 색출의 감시체계 및 조기 진단에 이용할 수 있고 기존의 AFP와 상응하는 진단 가치를 지닌 종양표지자임을 확인하였으며, 간세포암종의 진단에 유의한 250 mAU/mL의 PIVKA-II 기준값을 제시함으로써 향후 간세포암종의 조기 진단에 의한 완치의 기회를 좀더 많이 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

   대한간학회지 제 12 권 제 3 호 2006