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2019 NCCN CML 지침 및 droplet digital PCR을 이용한 BCR-ABL1 fusion transcript 검사
건국대학교병원 진단검사의학과 정희정
2019 NCCN 지침에 따른 CML의 MRD 검사법과 ddPCR을 이용한 detection capability 를 소개합니다.
Tyrosine kinase inhibitor (TKI) 치료제의 발전으로 만성골수성백혈병(chronic myeloid leukaemia: CML) 환자의 수명은 정상인의 기대 여명과 차이가 없어졌다. 최근에는 CML 치료의 목표를 질환의 완치에 삶의 질 향상까지 확장하기 위한 TKI 치료중단(discontinuation) 이 화두이다[1]. TKI 중단 대상 및 시점 선택 및 이를 위한 MRD monitoring을 위해서는 충분히 낮은 농도에서 BCR-ABL1 검출능이 중요해졌다[2].
1. BCR-ABL1 fusion transcript 정량 검사의 표준화 및 보고단위
CML 환자 관리를 위한 European LeukemiaNet 및 National Comprehensive Cancer Network(NCCN)의 최근 실무 지침에서는 BCR-ABL1 fusion transcript 검출을 위해 real-time quantitative PCR (RQ-PCR)과 같은 민감한 PCR 분석법의 사용을 요구한다[3,4]. NCCN CML 최신지침에서는 molecular response에 도달하였는지 판단을 위해 3 개월마다 BCR-ABL1 검사를 하고 표준화 된 International Scale (% IS) 단위로 결과를 보고하도록 한다[5]. 충분히 낮은 농도에서 BCR-ABL1결과를 정확하게 측정하지 못하면, 임상적 결정에 영향을 미쳐 환자의 치료에 부정적 결과를 초래할 수 있으므로[6,7], MR4 (0.01% IS) 또는 MR4.5 (0.0032% IS)까지 MRD 검출을 위해서는 적절한 측정 감도가 보장되어야 한다[8]. 따라서 현재 가장 널리 사용되고 있는, RQ-PCR 분석법이나 droplet digital PCR과 같은 분석법의 검출 한계(limit of detection: LOD) 및 정량 한계(limit of quantification: LOQ) 검증은 매우 중요하다[6].
Table 1.% IS values, associated molecular log reduction (MR) level, and clinical response.
| % IS |
MR |
Response (2019 NCCN guideline 참고) |
| 10 |
1.0 |
Early molecular response (EMR) |
| 1 |
2.0 |
|
| 0.32 |
2.5 |
|
| 0.1 |
3.0 |
Major Molecular Response (MMR) |
| 0.032 |
3.5 |
|
| 0.01 |
4.0 |
|
| 0.032 |
4.5 |
Complete molecular response (CMR) |
| 0.002 |
4.7 |
|
| 0.001 |
5.0 |
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BCR-ABL1 fusion transcript 정량 보고는 WHO primary reference materials 에 traceability 가 있는 IS calibrator 도입으로 표준화가 이루어졌고, 검사실 간, 검사법 결과값의 호환이 가능하게 되었다[9]. % IS와 molecular log reduction (MR) level 의 관계는 다음과 같다.
2. Discontinuation of TKI therapy in patients with Chronic Myeloid Leukemia : NCCN Guidelines Version 1.2019
Table 2. Criteria for hematologic, cytogenetic, and molecular response and relapse by NCCN CML guideline v2019.01
| Complete hematologic response [10] |
- Complete normalization of peripheral blood counts with leukocyte count <10 x 109/L
- Platelet count <450 x 109/L
- No immature cells, such as myelocytes, promyelocytes, or blasts in peripheral blood
- No signs and symptoms of disease with disappearance of palpable splenomegaly
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| Cytogenetic response [11] |
- Complete cytogenetic response (CCyR) - No Ph-positive metaphases (CCyR typically correlates with BCR-ABL1 (IS) ≤1% (>0.1%–1%))
- Major cytogenetic response (MCyR) - 0%–35% Ph-positive metaphases
- Partial cytogenetic response (PCyR) - 1%–35% Ph-positive metaphases
- Minor cytogenetic response - >35%–65% Ph-positive metaphases
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| Molecular response [12] |
- Early molecular response (EMR) - BCR-ABL1 (IS) ≤10% at 3 and 6 months
- Major molecular response (MMR) - BCR-ABL1 (IS) ≤0.1% or ≥3-log reduction in BCR-ABL1 mRNA from
the standardized baseline, if qPCR (IS) is not available
- Complete molecular response (CMR) is variably described, and is best defined by the assay’s level of sensitivity (eg, MR4.5)
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| Relapse |
- Any sign of loss of response (defined as hematologic or cytogenetic relapse)
- 1-log increase in BCR-ABL1 transcript levels with loss of MMR should prompt bone marrow evaluation for loss of CCyR but is not itself defined as relapse (eg, hematologic or cytogenetic relapse)
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2019년 National Comprehensive Cancer Network (NCCN) CML 지침에서 명시하는 CML 치료 반응 criteria는 표 2와 같다.
Complete molecular response를 정의하려면 측정법의 분석 민감도가 보장되어야 하며, MR4.5 가 가장 바람직하다.
현재 널리 사용되고 있는 RT-QPCR의 LOD는 4.0MR (0.01% IS), LOQ는 제조사가 제시하지 않고 있다. BCR-ABL1 감시는 최신 지견을 따르려면 검사법상 기술적인 보완 및 더 측정 민감도가 좋은 방법의 도입이 필요하다.
표3은 NCCN에서 제시한 TKI 중단 기준으로 10가지를 모두 만족하여야 한다. 이 중 검사실에서 BCR-ABL1 농도 감시와 관련하여 5, 6, 7번이 중요하다. 특히6번의 최소한 MR4.5 (BCR-ABL1 ≤0.0032% IS)에서 신뢰할 만한 측정 민감도를 보장하여야 한다는 내용에 주목할 필요가 있다. EURO-SKI 연구 결과에 따르면 3 년 이상 MR4.0 (BCR-ABL1 ≤0.01% IS)이하의 농도를 나타내는 것이 이마티닙 치료 중단 성패를 결정하는 가장 중요한 예측 변수로 나타났다[13].
Table 3. Criteria for TKI Discontinuation by NCCN CML guideline v2019.01
| TKI discontinuation should be considered only if ALL of the criteria included in the list below are met |
- Age ≥18 years.
- Chronic phase CML. No prior history of accelerated or blast phase CML.
- On approved TKI therapy for at least 3 years.
- Prior evidence of quantifiable BCR-ABL1 transcript.
- Stable molecular response (MR4; BCR-ABL1 ≤0.01% IS) for ≥2 years, as documented on at least 4 tests, performed at least 3 months apart [13].
- Access to a reliable qPCR test with a sensitivity of detection of at least MR4.5 (BCR-ABL1 ≤0.0032% IS) and that provides results within 2 weeks.
- Monthly molecular monitoring for one year, then every 6 weeks for the second year, and every 12 weeks thereafter (indefinitely) is recommended for patients who remain in MMR (MR3; BCR-ABL1 ≤0.1% IS) after discontinuation of TKI therapy.
- Prompt resumption of TKI within 4 weeks of a loss of MMR with molecular monitoring every 4 weeks until MMR is re-established, then every 12 weeks thereafter is recommended indefinitely for patients who have reinitiated TKI therapy after a loss of MMR. For those who fail to achieve MMR after 3 months of TKI resumption, BCR-ABL1 kinase domain mutation testing should be performed, and monthly molecular monitoring should be continued for another 6 months.
- Consultation with a CML Specialty Center to review the appropriateness for TKI discontinuation and potential risks and benefits of treatment discontinuation, including TKI withdrawal syndrome.
- Reporting of the following to an NCCN CML Panel Member is strongly encouraged:
A. Any significant adverse event believed to be related to treatment discontinuation.
B. Progression to accelerated or blast phase CML at any time.
C. Failure to regain MMR after 3 months following treatment reinitiation.
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| Data from the EURO-SKI study suggest that MR4.0 (BCR-ABL1 ≤0.01% IS) for 3 years or more was the most significant predictor for successful discontinuation of imatinib. Total duration of imatinib therapy for at least 6 years was also predictive of successful discontinuation [13]. |
2. Validation of detection capability of droplet digital PCR
Droplet digital PCR (ddPCR) 분석법은 RQ-PCR의 기본원리에 각 샘플을 20,000개의 나노 리터 크기의 droplet으로 분리하는 단계를 추가한 검사법이다. 개별 droplet 개수만큼 PCR 반응이 증폭되어 분석의 정확성과 재현성이 향상되므로 낮은 농도 target을 검출하거나 정량할 때 유용한 검사법이다[14-16]. 이론적으로 절대 정량이 가능하고 RT-QPCR등 상대 정량법에 비해 표준 곡선이 불필요하다는 장점이 있다. 최근 ddPCR 기반 체외진단(IVD) 제품이 최초로 출시되었는데, CML-MRD를 위한 QXDx BCR-ABL% IS (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)로 미국 FDA 허가와 CE 마크를 득하였다. 저자는 임상 검체 및 certified reference material을 이용하여 automated Droplet Generator (Bio-Rad), CFX96 thermal cycler (Bio-Rad), QX200 Droplet Reader (Bio-Rad) 검사 시스템에서 CLSI EP17-A2 [17] 에 따라 제조사의 LOD/LOQ claims (0.002% IS = MR4.7, for both)을 검증하였다[18]. LOD검증의 경우 0.0033% IS (MR4.5), 0.0023% IS (MR4.6)로 조제된 물질을 각각 12반복 측정한 24 개의 측정치 중 23 개 측정치(95.8%)가 제조사가 제시한 LOD (>0.002% IS) 이상으로 측정되었고, 한 개의 측정치만 제조사가 제시한 LOD (<0.002% IS) 미만으로 측정되었다. LOQ 검증의 경우 85% 이상인 87.5% (24 개의 측정치 중 21 개)의 측정치가 허용 가능한 범위(accuracy goal of ± 15% total error) 이내로 관찰되어 제조사 claim을 검증할 수 있었다[data in press]. QXDx BCR-ABL% IS ddPCR assay의 detection capability는 NCCN가이드라인에 따른 CML환자의MRD감시에 충분한 것으로 관찰되었으나, 국내 임상 검사실에 도입되기 위해서는 신의료기술 및 가격 등이 해결되어야 할 것이다.
참고문헌
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