search for




 

Effectiveness of Malaria Antibody Test for Screening Blood Donors
헌혈자 선별검사로서 말라리아 항체검사의 효과
Korean J Blood Transfus 2023;34:21−25
Published online April 30, 2023;  https://doi.org/10.17945/kjbt.2023.34.1.21
© 2023 The Korean Society of Blood Transfusion.

Jungwon Kang, M.S.1, Jaehyun Kim, Ph.D.1, Jaesook Lee, B.S.2, Deuk Yeong Ko, B.S.1, Hwang Min Kim, M.D.1, Kyoung Young Choi, M.S.1
강정원1ㆍ김재현1ㆍ이재숙2ㆍ고득영1ㆍ김황민1ㆍ최경영1

Blood Transfusion Research Institute, Korean Red Cross1, Wonju; Nambu Blood Laboratory Center, Korean Red Cross2, Busan, Korea
대한적십자사 혈액수혈연구원1, 대한적십자사 남부혈액검사센터2
Kyoung Young Choi, M.S.
Blood Transfusion Research Institute, Korean Red Cross, 50 Hyeoksin-ro, Wonju 26465, Korea
Tel: 82-33-811-0211, Fax: 82-33-811-0240, E-mail: kychoi@redcross.or.kr, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2656-3330
Received March 21, 2023; Revised April 11, 2023; Accepted April 11, 2023.
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.
Abstract
The Republic of Korea has been using malaria antibody assays to screen blood donors and reduce the risk of transfusion-transmitted malaria (TTM). This study examined the effectiveness of the current malaria antibody test for screening blood donors and calculated the positive predictive value (PPV) with the real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) as the reference. The reactive rate and PPV of the malaria antibody screening assay during particular period from 2020 to 2021 were 0.82% (248/30,309) and 0.40% (1/248), respectively. The low PPV of current malaria antibody screening in blood donors suggests that the effectiveness of this test is limited in terms of balancing blood safety and supply in low-prevalence situations.
Keywords : Transfusion-transmitted malaria, Antibody screening, Real-time PCR, Effectiveness
Body

말라리아는 열원충(Plasmodium species)에 감염된 얼룩날개모기(Anopheles)에 의해 전파되는 급성 열성질환으로, 말라리아를 일으키는 열원충은 삼일열원충(P. vivax), 사일열원충(P. malariae), 열대열원충(P. falciparum), 난형열원충(P. ovale), 원숭이열원충(P. knowlesi) 등이 있으며, 우리나라에서는 일부 해외 유입된 열대열말라리아 발생 보고가 있으나 주로 국내 토착화된 삼일열원충에 의한 삼일열말라리아가 발생되고 있다[1,2]. 말라리아는 주로 모기에 의해 전파되지만 드물게 감염된 전혈(whole blood) 또는 적혈구제제의 수혈을 통해서도 전파될 수 있는데[3,4], 이러한 수혈감염 말라리아(transfusion-transmitted malaria, TTM) 발생을 예방하기 위해 우리나라에서는 말라리아 관련 헌혈 제한지역(인구 십만 명당 말라리아 환자 발생률이 최근 3년간 평균 10명 이상인 지역)을 운영하고 있으며 헌혈자문진(donor question-naire)을 통해 제한지역 거주나 복무(연중 6개월 이상 숙박) 시는 2년간, 여행(연중 1일 이상∼6개월 미만 숙박) 시는 1년간 전혈 및 혈소판성분헌혈을 금지하고, 혈장성분헌혈만 가능하도록 하고 있다. 또한 2000년 11월부터 말라리아 관련 헌혈 제한지역이 포함되어 있는 경기, 강원, 인천과 인접지역인 서울을 포함한 지역에 소재한 혈액원에서 채혈한 헌혈혈액을 대상으로 말라리아 항체선별검사(이하 말라리아 항체검사로 약함)를 연중 상시 시행하고 있다.

하지만 COVID-19 대유행으로 수혈용 혈액 확보가 어려워지자 보건복지부 혈액관리위원회에서는 말라리아 관련 헌혈 제한지역에서 2020년부터 2021년까지 세 번에 걸쳐 일시적 전혈채혈을 승인하였고, 해당기간 채혈혈액의 헌혈자 선별검사로 기존 말라리아 항체검사 외에 실시간 중합효소연쇄반응(real-time polymerase chain reaction, real- time PCR) 검사를 추가로 시행하였다.

또한 말라리아 항체검사의 유효성을 평가하기 위해 질병관리청 전수감시감염병 웹통계정보[5]에서 연중 말라리아 유병율이 가장 높았던 시기를 확인하여 말라리아 항체검사 결과 양성인 헌혈자 검체(K2 EDTA Whole blood, 이하 검체로 약함)를 별도로 추가 수집한 후 real-time PCR을 실시하였다.

말라리아 헌혈 제한 지역 전혈채혈 일시 승인기간 동안 관할 혈액원(서울, 경기, 강원, 인천 지역 소재 혈액원)의 헌혈자 검체 총 30,091건(채혈기간 2020.5.20∼6.30: 14,741건/2021.5.1∼6.30: 8,814건/2021.10.4∼11.24: 6,536건)에 대해 말라리아 항체검사와 real-time PCR을 실시하였다. 말라리아 항체검사 유효성평가는 2021년 5월 14일부터 9월 30일까지 헌혈한 382,588명 중 말라리아 항체검사 결과 양성인 218명의 검체에 대해 real-time PCR 검사를 시행하였다.

말라리아 항체검사는 제네디아 삼일열 말라리아 항체 엘리자 2.0 (Green Cross Medical Science, Yon-gin, Korea) 시약과 Quadriga BeFree (Siemens Healthi-neers, Erlangen, Germany)를 사용하여 검사하였고, 말라리아 real-time PCR은 TAN Bead Nucleic Acid Extraction Kit (Taiwan Advanced Nanotech, Taoyuan, Taiwan)와 TAN Bead Nucleic Acid Extractor (Taiwan Advanced Nanotech, Taoyuan, Taiwan)을 사용하여 검체로부터 핵산을 추출한 다음 Malaria Multiplex Pan/Pf/Pv Detection Kit (MiCo BioMed, Seongnam, Korea)와 Veri-Q PCR316 (MiCo BioMed, Seongnam, Korea) 장비를 사용하여 검사하였다.

본 연구에서 2020년 5월 20일부터 6월 30일까지 수집된 검체 14,741건 중 16건(0.11%), 2021년 5월 1일부터 6월 30일까지 수집된 검체 8,814건 중 11건(0.12%) 및 2021년 10월 4일부터 11월 24일까지 수집된 검체 6,536건 중 3건(0.05%) 등 총 30건이 말라리아 항체검사 결과 양성이었으나, 말라리아 real-time PCR 검사에서는 모두 음성이었다(Table 1). 반면, 2021년 5월 14일부터 9월 30일까지 수집된 말라리아 항체검사 결과 양성 헌혈자 218명의 검체에 대한 추가적인 말라리아 real-time PCR 검사에서는 1건이 P. vivax 양성으로 나타났다. 해당 검체는 2021년 7월 20일 경기도 의정부시에서 채혈된 혈액으로, 말라리아 진단 국가표준실험실을 운영하고 있는 질병관리청 매개체분석과의 PCR 검사 결과 P. vivax 양성으로 최종 확인되었다.

Agreement of positive and negative malaria antibody test results with real-time PCR as the reference

Blood collection periods Malaria antibody Real-time PCR (reference standard) PPV
Positive Negative Total
May 20∼June 30, 2020 Positive 0 16 16
Negative 0 14,725 14,725
May 01∼June 30, 2021 Positive 0 11 11
Negative 0 8,803 8,803
Oct 04∼Nov 24, 2021 Positive 0 3 3
Negative 0 6,533 6,533

May 14∼Sep 30, 2021 Positive 1 217 218
Negative N/A N/A N/A

Total Positive 1 (TP) 247 (FP) 248 (TP+FP) 0.40%
Negative 0 (FP) 30,061 (TN) 30,061 (FN+TN)
Sum 1 (TP+FP) 30,308 (FP+TN) 30,309 (TP+FN+FP+TN)

Abbreviations: PCR, polymerase chain reaction; PPV, positive predictive value; TP, true positive; FP, false positive; TN, true negative; FN, false negative.



현재 국내에서 사용하고 있는 말라리아 항체검사는 민감도가 94.0%, 특이도가 98.4%로 보고[6]되고 있어 검사의 민감도 및 특이도가 다소 낮으며, 말라리아 감염 이후 항체는 체내에서 지속적으로 유지되므로 감염 후 현재 말라리아 감염 상태가 아닌 경우에도 양성으로 확인될 수 있다. 이에 본 연구에서는 말라리아 진단에 있어 가장 민감한 검사법으로 인정받고 있는 real-time PCR 검사법[7]을 확인검사로 하여 말라리아 항체검사의 양성예측도(positive predictive value, PPV)를 계산한 결과, PPV가 0.40%로 매우 낮게 나타났다(Table 1). 이와 같이 말라리아 항체검사의 PPV가 낮은 이유는, 국내의 낮은 말라리아 유병률과 헌혈과정에서 감염여부를 모르는 사람을 대상으로 하는 선별검사의 낮은 특이도로 인하여 위양성(false positive) 검사결과가 많이 발생하였기 때문인 것으로 보인다. 말라리아 항체검사에서 발생하는 위양성은 소중한 헌혈혈액을 불필요하게 폐기하게 되고, 다수의 헌혈 희망자가 말라리아 전파 위험이 없거나 낮음에도 불구하고 헌혈유보군(Donor Defe-rral Registry, DDR)으로 등록되어 헌혈에서 배제되는 상황을 초래하게 된다.

국내에서 말라리아 발생사례는 2001년에 2,556건의 환자발생 보고가 있었으나 2011년 이후부터는 1,000건 미만으로 감소하였으며, 최근 5년간(2018∼2022년)은 연간 500건 이내로 지속적인 감소 추세를 보여주고 있다[5]. 또한 대한적십자사 혈액정보관리시스템(Blood Information Management System, BIMS)의 자료에 의하면 2000년 11월부터 서울, 경기, 인천 및 강원 지역에 소재한 혈액원에서 채혈한 헌혈혈액에 대해 상시 시행하고 있는 말라리아 항체검사의 양성률은 2008년 이후 급격히 감소하여 2022년도에는 0.07% 수준을 보여주고 있다(Fig. 1). 한편, 우리나라에서 2000년 이후 발생한 추적 가능한 TTM은 2006년∼2008년 기간동안 총 2건(2006년, 1건; 2008년, 1건)이 보고되고 있으나[8-10], 2008년 이후 TTM 사례는 발생하고 있지 않다.

Fig. 1. Malaria antibody reactive results among blood donors (2001∼2022) (The data are from the Blood Information Management System of Korean Red Cross Blood Services).

국외의 경우, 말라리아 엔데믹(endemic) 지역이 아닌 프랑스, 영국, 호주, 덴마크, 뉴질랜드, 스위스 등과 같은 국가에서는 헌혈 전 헌혈자문진 결과에 따라 선별적으로 일부에 한해 말라리아 선별검사를 시행하는 선택적 선별검사(selective scree-ning) 정책을 적용하고 있다[11]. 말라리아가 연간 약 2,000건 발생하는 미국과 연간 발생건수가 500건 미만인 캐나다에서는 TTM을 예방하기 위해 별도의 선별검사는 시행하고 있지 않으며, 헌혈자문진을 통한 배제 방법만을 사용하고 있다. 2004년 Shehata 등[12]의 연구에 따르면 헌혈자문진만 시행했을 경우와 헌혈자문진과 PCR 검사를 동시에 시행했을 경우, TTM 발생 확률이 0.000008% 로 동일하였다. 실제로 TTM 예방을 위해 헌혈자 문진만을 사용하고 있는 미국과 캐나다에서 미국은 2000년부터 2020년까지 12건의 TTM 발생이 보고되었고, 캐나다의 경우에는 1997년 이후 TTM 사례가 발생하지 않고 있다[11].

국내 말라리아 유병률이 지속적으로 감소하고 있는 점, 현재 사용 가능한 말라리아 항체검사 시약의 민감도 및 특이도의 한계, 헌혈자의 경우 말라리아 감염에 의한 신체 증상이 있을 경우 헌혈을 시도하지 않거나 헌혈과정에서 배제될 가능성이 높은 점 등을 고려하면, 현행 서울, 경기, 인천 및 강원 지역에 소재한 혈액원에서 채혈한 헌혈혈액에 대해 상시 시행하고 있는 말라리아 항체검사는 안전한 혈액과 안정적인 수급의 균형을 유지해야 하는 국가혈액사업 전략차원에서 효율적인 전략은 아닌 것으로 보여 검사 실시의 지속 필요성에 대한 재검토가 필요하다고 생각된다. 한편, 우리나라에서는 그동안 국내 말라리아 관련 헌혈제한 지역에서 여행하거나 거주 또는 복무한 경우 혈장성분헌혈만 가능하였으나, 최근 2021년 제3차 보건복지부 혈액관리위원회 심의결과에 따라 2021년부터 매년 동절기(11.1∼3.31) 기간 중에는 전혈헌혈이 상시 허용되었다. 이러한 상황에서 현행 특정 지역에 소재한 혈액원에서 채혈한 혈액에 대해 연중 실시되고 있는 말라리아 항체검사 대신 민감도와 특이도가 우수한 real- time PCR 도입을 검토해보거나, 기존과 같이 말라리아 위험지역에서만 항체검사를 시행하여, 양성인 경우 real-time PCR을 시행하고, 그 결과 양성인 혈액을 폐기하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나 real-time PCR 검사법은 항체검사에 비해 고비용으로 비용효율성에 대한 검토가 필요하다. 또한 말라리아 항체검사 유효성에 대한 보다 과학적인 판단을 위해서는 항체양성 검체에 대한 장기간 수집 및 real-time PCR 실시를 통한 양성율 조사, 말라리아 유병율에 따른 계절 및 지역별 분석 등 정확한 통계적 자료 분석이 필요할 것으로 생각된다.

요약

수혈감염 말라리아의 발생위험을 감소시키기 위해 국내에서는 헌혈자에 대한 말라리아 항체선별검사를 시행하고 있다. 본 연구에서는 현재 시행 중인 헌혈자 선별검사로서 말라리아 항체검사의 효과를 확인하기 위해 실시간 중합효소반응 검사를 표준검사법으로 하여 말라리아 항체검사의 양성예측도를 산출하였다. 2020년과 2021년 특정 시기에 채혈한 검체들의 말라리아 항체선별검사 양성율은 0.82% (248/30,309), 양성예측도는 0.40% (1/248)로, 현재 시행중인 말라리아 항체선별검사의 효과는 국내 말라리아 유병률이 낮은 현상황에서 안전한 혈액과 안정적인 수급의 균형측면을 고려했을 때 효과가 제한적인 것으로 보인다.

References
  1. O'Brien SF, Delage G, Seed CR, Pillonel J, Fabra CC, Davison K, et al. The epidemiology of imported malaria and transfusion policy in 5 nonendemic countries. Transfus Med Rev 2015;29:162-71.
    Pubmed CrossRef
  2. Bahk YY, Lee HW, Na BK, Kim J, Jin K, Hong YS, et al. Epidemiological characteristics of re-emerging vivax malaria in the Republic of Korea (1993-2017). Korean J Parasitol 2018;56:531-43.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  3. Kitchen AD, Barbara JA, Hewitt PE. Documented cases of post-transfusion malaria occurring in England: a review in relation to current and proposed donor-selection guidelines. Vox Sang 2005;89:77-80.
    Pubmed CrossRef
  4. Mungai M, Tegtmeier G, Chamberland M, Parise M. Transfusion-transmitted malaria in the United States from 1963 through 1999. N Engl J Med 2001;344:1973-8.
    Pubmed CrossRef
  5. Kim J, Jang JW, Kim JY, Oh DJ, Lim CS. Combined use of malaria antigen and antibody enzyme-linked immunosorbent assay for blood screening of plasmodium vivax in the Republic of Korea. Med Princ Pract 2016;25:212-8.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  6. Calderaro A, Montecchini S, Buttrini M, Piccolo G, Rossi S, Arcangeletti MC, et al. Malaria dia-gnosis in non-endemic settings: The European experience in the last 22 years. Microorganisms 2021;9:2265.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  7. Korea Disease Control and Prevention Agency. Infectious disease portal. ; 2023 (last visited on date February). https://www.kdca.go.kr/npt/biz/npp/ist/simple/simplePdStatsMain.do?icdCd=NC0005&icdgrpCd=03 [Online].
  8. Korean Disease Control and Prevention Agency. Case reports of transfusion-transmitted malaria confirmed on epidemiological investigation. Public Health Wkly Rep 2009;33:549-50.
  9. Cho YH, Kwon SY, Seo DH, Kim SI. Transfusion-transmitted malaria in Korea- 10 cases during 1997~2001. Korean J Blood Transfus 2001;12:263-70.
  10. Lee YH, Lee HK, Choi KH, Hah JO, Lim SY. Transfusion-induced malaria in a child after open heart surgery in Korea. J Korean Med Sci 2001;16:789-91.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  11. Niederhauser C, Galel SA. Transfusion-transmitted malaria and mitigation strategies in nonendemic regions. Transfus Med Hemother 2022;49:205-17.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  12. Shehata N, Kohli M, Detsky A. The cost-effectiveness of screening blood donors for malaria by PCR. Transfusion 2004;44:217-28.
    Pubmed CrossRef

 

December 2023, 34 (3)
Full Text(PDF) Free

Social Network Service

Cited By Articles
  • CrossRef (0)

Author ORCID Information

Services