University of California Davis School of Medicine의 병리학 및 검사실 의학 명예 교수이자 Point-of-Care Testing Center for Teaching and Research(POCT•CTR) 소장인 Dr Gerald Kost는 현장 진단 검사(Point-of-Care Testing, POCT) 분야의 세계적인 권위자 중 한 명입니다. 그는 또한 2020~21년 ASEAN Fulbright 장학생으로 선정되었습니다. 이번 Q&A에서 그는 COVID-19 관리를 위한 새로운 POCT를 평가하는 방법, 임상 진료에서 이러한 검사를 시행하는 방안, 진단 혁신을 촉진하고 전염성이 높은 질환의 향후 발생을 예방하는 데 도움이 되는 정책 개발에 대한 통찰을 공유합니다.
현재 팬데믹 상황에서 POCT를 효과적으로 사용하기 위한 몇 가지 주요 고려 사항은 무엇인가요?
새로운 COVID-19 검사를 평가할 때 중요한 고려 사항 중 하나는 위음성 결과를 없애는 것입니다. 이를 위해서는 검사가 현장에서 수행되든 다른 곳에서 수행되든 관계없이 민감도가 높아야 합니다. 민감도는 진양성(True Positive, TP) 결과를 진양성 + 위음성(False Negative, FN)의 합으로 나눈 비율[TP/(TP + FN)]로 정의됩니다. 검사 성능에 대한 수학적 모델은 검사 전략을 수립하는 데 매우 중요합니다. 아래 차트는 검사 품질의 세 가지 다른 ‘계층(tier)’을 보여 주며, 위양성 대 진양성 비율(FP/TP), 양성 예측값(Positive Predictive Value, PPV), 음성 예측값(Negative Predictive Value, NPV), 위음성 비율(False Omission Rate, RFO)을 감염 유병률의 함수로 보여 줍니다(출처: 참고 문헌 1). 
유병률이 2~5%로 낮을 경우, 민감도 100%, 특이도 99% 이상의 Tier 3 검사가 필요합니다. 대부분의 지역사회는 낮은 유병률을 보입니다. 응급실에서는 임상의가 감염 환자를 더 많이 보게 되므로 COVID-19의 검사 전 확률이 높아지고, 그 결과 유효 유병률도 함께 증가합니다. 따라서 유병률은 환경에 따라 달라집니다.
COVID-19 POCT를 위해 당국이 고려할 만한 유망한 검사에는 어떤 것들이 있나요?
Tier 3에서 높은 성능을 객관적으로 입증한 검사는 현재의 팬데믹뿐 아니라 향후 새로운 발병 상황 관리에 있어서 전면 시행할 수 있는 매우 유망한 검사입니다. 여기에는 SARS-CoV-2의 일차 검출을 위한 분자 진단 검사나, 감염 또는 예방 접종 후 면역 반응을 평가하기 위한 항체 검사가 포함됩니다. 미국 Food and Drug Administration에서 긴급 사용 승인(Emergency Use Authorization) 하에 승인된 검사는 참고 문헌 10에서 확인할 수 있습니다. 주의할 점은 시중에 판매되는 많은 검사가 실제로는 성능이 좋지 않다는 것입니다. POCT는 부정확함을 정당화하는 변명이 되어서는 안 됩니다. 보건 의료 종사자는 COVID-19를 위해 POCT를 시행하기 전에 검사의 성능을 평가해야 합니다.
임상 검사실 전문가는 COVID-19 관리를 위해 현장 진단에 도입하는 데 어떻게 기여할 수 있을까요?
아래에 제시된 12가지 권장 사항은 검사실 전문가가 POCT를 활용해 팬데믹을 통제하고, 급성 감염 환자를 돕고, 의사 결정과 치료 및 회복 속도를 높이는 방법을 보여 줍니다.
- 확산 방지를 위해 드라이브 스루, 도보 방문, 임시 검사소 등에서 시료를 수집하고 사람들을 안전하게 선별 및 평가
- 우수한 양성 예측값[TP/(TP + FP)] 및 음성 예측값[TN/(TN + FN)]을 통해 높은 검사 성능 보장
- 응급실 부담을 줄이고, 불필요한 입원 및 저위험 환자의 재입원을 제한하여 병원 인프라 부담 완화
- 일반적인 인플루엔자 A/B와 COVID-19 감별
- 광범위한 검사 및 자가 검사 접근 방식을 통해 잠복 COVID-19 전파 발견
- SARS-CoV-2 감염 환자에 대한 분자 진단, 분류, 격리 및 의사 결정 과정을 신속히 진행
- 감염자 접촉자에 대한 공중 보건학적 추적 지원
- 손끝 맥박 산소 측정(산소 포화도 측정기)을 이용해 무증상 저산소 혈증(폐 기능 저하) 모니터링
- 혈류 감염 병원체 진단, 항생제 내성 판정, 동반 감염 및 패혈증 환자에 대한 표적 치료를 신속히 진행
- 폐 감염 환자 및 ARDS 중증 환자의 병기 결정
- 동맥혈 가스와 흡입된 FiO2를 측정해 P/F 비율(PaO2/FiO2)에 따라 ARDS의 중증도 판단 – 200 초과: 경증, 100~200: 중등도, 100 미만: 중증
- 약물 치료 중 바이러스 부하 평가, 회복기 동안 IgG 및 IgM 면역 반응 평가, 백신 접종 후 항체 역가 측정
정부와 정책 입안자는 어떻게 COVID-19를 위한 POCT의 사용을 지원할 수 있을까요?
정부와 정책 입안자는 질병을 발견하고 면역 반응을 평가하며 진단과 치료 요법을 연계하는 전략을 개발하기 위한 POCT의 연구 개발에 자금을 지원해야 합니다. 또한 스타트업이 새로운 SARS-CoV-2용 POCT를 개발할 수 있도록 자금 지원 체계를 제공하고 비즈니스 모델을 장려해야 합니다. 국가 차원의 검사 지침을 마련하고 일반 대중이 무료로 검사를 받을 수 있도록 해야 합니다. 특히 대중이 질병 감시, 접촉자 추적 및 관리 측면에서 POCT의 목적을 이해할 수 있도록 공중 보건 캠페인을 시행하는 것이 중요합니다.
COVID-19 대응에 있어 과거의 팬데믹에서 무엇을 배워 현장 진단 전략의 역할에 반영할 수 있을까요?
서아프리카에서 발생한 에볼라 유행은 COVID-19 위기에 대비하는 데 중요한 교훈을 주었지만, 조언, 전략, 특히 POCT 분야의 기술 개발은 대부분 무시되었습니다. 이러한 일이 다시 일어나지 않도록 조치를 취해야 합니다. 자세한 내용은 아래 참고 문헌 7 및 8, Global Point of Care—Strategies for Disasters, Emergencies and Public Health Resiliency를 참고하세요. Dr Mark Shephard의 A Practical Guide to Global Point-of-Care Testing도 유용한 자료를 제공합니다.
교육 기관은 POCT 기술 및 실습 교육을 지원하기 위해 무엇을 할 수 있을까요?
공중 보건 교육 기관은 교육 과정을 현대화하여 POCT 교육을 포함시켜야 합니다. COVID-19 팬데믹은 감염 발견, 접촉자 추적, 직장 복귀 시 면역 반응 문서화에 POCT 전략이 필수적이라는 사실을 명확히 보여 주었습니다. 공중 보건 교육 과정에서 POCT가 충분히 강조되지 않았기 때문에 이번 세기 최대의 공중 보건 위기 속에서 POCT를 실행할 준비가 충분히 되어 있지 않았습니다. 공중 보건 분야에서의 POCT 교육 과정 및 인증에 관한 자세한 논의는 아래 참고 문헌 5 및 6을 참고하세요.
다음 팬데믹에 대비하기 위해 POCT 시스템을 어떻게 활용할 수 있을까요?
세계 각국은 아직 다음 팬데믹에 대한 대비가 되어 있지 않습니다. 세상은 변했고, 현장 진단 분야 역시 이에 맞춰 변화해야 합니다. 변화를 실현하는 한 가지 방법은 ‘현장 진단학(point-of-careology)’이라는 새로운 개념을 도입하는 것입니다. 이는 미래를 위한 혁신적이면서도 상식적인 개념입니다. 중국 우한의 Xiguang Liu 교수가 이끄는 팀에 의해 개발된 현장 진단학은 POCT의 역할에 초점을 맞춘 새로운 의학 분야로, 빠른 검사 결과 제공, 치료 의사 결정 속도 향상, 의료비 부담 경감에 초점을 맞춥니다. 신속하고 정확하며 안전한 POCT를 통해 각국은 다음 감염병이 전 세계로 확산되기 전에 조기에 발생을 통제할 수 있을 것입니다. 
참고 문헌
[1] Kost GJ. Designing and interpreting COVID-19 diagnostics: Mathematics, visual logistics, and low prevalence. Archives of Pathology and Laboratory Medicine. 2020. [오픈 액세스]
[2] Kost GJ. Geospatial spread of antimicrobial resistance, bacterial and fungal threats to COVID-19 survival, and point-of-care solutions. Archives of Pathology and Laboratory Medicine. 2020. [오픈 액세스]
[3] Kost GJ. Geospatial hotspots need point-of-care strategies to help stop highly infectious outbreaks: Ebola and Coronavirus-19. Archives of Pathology and Laboratory Medicine. 2020. [오픈 액세스]
[4] Liu X, Zhu X, Kost GJ et al. The creation of point-of-careology. Point of Care. 2019;18(3):77-84. [오픈 액세스]
[5] Kost GJ. Geospatial science and point-of-care testing: Creating solutions for population access, emergencies, outbreaks, and disasters. Frontiers in Public Health. 2019;7:329. [오픈 액세스]
[6] Kost GJ, et al. POCT curriculum and accreditation for public health: Enabling preparedness, response, and higher standards of care at points of need. Frontiers in Public Health. 2019;6:385. [오픈 액세스]
[7] Kost GJ. Molecular and point-of-care diagnostics for Ebola and new threats: National POCT policy and guidelines will stop epidemics. Expert Review of Molecular Diagnostics. 2018;18(7):657-673.
[8] Kost GJ et al. Molecular detection and point-of-care testing in Ebola virus disease and other threats: a new global public health framework to stop outbreaks. Expert Review of Molecular Diagnostics. 2015;15(10):1245-1259.
[9] Kost GJ, Curtis CM, Eds. Global Point of Care — Strategies for Disasters, Emergencies, and Public Health Resiliency. Washington DC: AACC Press-Elsevier, 2015. [공저 도서, 701쪽]
[10] Food and Drug Administration, United States. In vitro diagnostics EUAs. https://www.fda.gov/medical-devices/coronavirus-disease-2019-covid-19-emergency-use-authorizations-medical-devices/vitro-diagnostics-euas 감사의 말 이 글은 Point-of-Care Testing Center for Teaching and Research(POCT•CTR)와 그 소장인 Dr Kost의 지원을 받았습니다. 그림과 표는 캘리포니아 데이비스의 Knowledge Optimization의 허락을 받아 제공되었습니다.
