Kinetics of Quantitative Real-Time PCR Following Treatment for Pneumocystis jirovecii Pneumonia in HIV-Negative Immunocompromised Patients = 인간면역바이러스 음성 면역저하 환자에서 폐포자충 폐렴 치료에 따른 정량 실시간 중합효소연쇄반응의 변화 영상

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Pneumocystis jirovecii pneumonia (PJP) is a critical opportunistic infection in immune compromised patients. Assessing treatment response of PJP is often challenging, due to confounding factors and limited feasibility of bronchoscopy in unstable patients. Whereas quantitative real-time PCR (qPCR) is widely performed for diagnosis, data regarding changes in qPCR values during treatment is scarce.

Methods: Patients with host factors of PJP and compatible symptoms and radiologic evidence of pneumonia admitted at Seoul National University Hospital from 2023 to 2025 were identified, in whom microscopic staining and PJP PCR were performed for diagnosis. Among patients with positive diagnostic tests, specimens were prospectively collected after excluding colonization. Oral wash (OW) and sputum specimens were collected three times in total including baseline, at three-day intervals during the first week of treatment. Treatment response was assessed one week after treatment, based on improvement of oxygen requirement, symptoms, and radiologic findings.

Results: 23 patients completed specimen collection, and were all successfully treated. qPCR values of OW specimens showed significant differences compared to baseline (CT, 33.63 vs. 45.00 at both day 4 and 7; p=0.012 and 0.003, respectively). Corresponding results were observed in sputum specimens, where qPCR values also showed significant differences compared to baseline on day 4 (CT, 32.16 vs. 35.56, p=0.032) and day 7(CT, 32.16 vs. 45.00, p=0.003). Differences in qPCR values between specimen types were observed starting from day 4 of treatment (CT, 45.00 vs. 35.65, p=0.002).

Conclusion: Significant changes in qPCR values were observed in accordance with appropriate treatment response. OW specimens may be utilized in evaluating treatment response of PJP instead of lower respiratory tract specimens.

국문 초록 (Abstract)

배경: 폐포자충(Pneumocystis jirovecii) 폐렴은 면역저하 환자에서 발생하는 치명적인 기회감염이다. 폐포자충 폐렴의 치료 반응 평가는 여러 교란 요인들로 인해 어려운 경우가 많다. 또한, 치료 실패의 원인 파악을 위한 기관지경검사는 침습적이고, 활력징후가 불안정하면 시행하기 어렵다는 제한점이 있다. 정량 실시간 중합효소연쇄반응 (quantitative real-time PCR, qPCR)은 폐포자충 폐렴의 진단에 유용하게 사용되고 있으나, 치료 반응에 따른 qPCR 값의 변화에 대해서는 잘 알려지지 않다. 본 연구는 비침습적으로 획득한 호흡기 검체에서 치료 과정 중 qPCR 수치의 변화를 알아보고자 하였다.

방법: 2023년 9월부터 2025년 10월까지 서울대학교병원에 폐렴으로 입원한 환자들 중 폐포자충 폐렴의 위험인자를 가진 환자를 대상으로 진단 목적의 현미경적 염색 관찰법과 폐포자충 PCR 검사를 진행하였다. 진단 검사에서 양성이 확인되고, 임상적으로 폐포자충 폐렴으로 판단하여 치료를 시작한 환자에서 전향적으로 검체를 수집하였다. 구강세척과 객담 검체를 치료 과정 첫 1주일 동안 진단 시점에 1회, 이후 3일 간격으로 2회 획득하였다. 1주일간 치료가 진행된 시점에서 임상징후 및 저산소증의 개선, 그리고 영상 검사 결과를 참고하여 치료 성공 여부를 판단하였다. qPCR 검사에서 임계 사이클수(CT)를 얻고, 표준곡선을 통해 복제 수를 계산하였다. 치료 경과와 검체 종류에 따른 qPCR 결과값의 차이는 Friedman 검정과 Wilcoxon 부호 순위 검정으로 분석하였다.

결과: 총 23명의 환자를 추적 관찰 완료하였으며, 모두 성공적인 치료 반응을 보였다. 구강 세척 검체에서 qPCR 값은 진단 시점을 기준으로 치료 4일차와 7일차 모두 유의하게 감소하였다(CT, 33.63 vs. 45.00, p=0.012, p=0.003). 객담 검체 검사도 진단 시점 대비 치료 4일차(CT, 32.16 vs. 35.65, P=0.032)와 7일차(CT, 32.16 vs. 45.00, p=0.003)에 유의한 차이를 확인하였다. 치료 4일차부터 구강세척 검체와 객담 검체의 정량값에 유의한 차이가 확인되었다(CT, 45.00 vs. 35.65, p=0.002).

결론: 폐포자충 폐렴 환자에서 qPCR 값은 적절한 치료반응에 따라 유의하게 변화하였다. 구강 세척 검체는 하기도 검체를 대신하여 폐포자충 폐렴의 치료 반응 평가에 활용될 가능성이 있다.

목차 (Table of Contents)

• Table of Contents
• 1. Introduction１
• 2. Methods ５
• 2.1. Study population and design 5
• 2.2. Sample collection ６
• 2.3. Laboratory procedures ７
• 2.4. Data collection ８
• 2.5. Statistic evaluation ９
• 2.6. Ethics statement 10
• 3. Results 10
• 3.1. Baseline characteristics and clinical settings 10
• 3.2. qPCR values 17
• 4. Discussion 21
• References 32
• Abstract in Korean 46
• List of Tables
• Table 1 13
• Table 2 15
• Table 3 18
• List of Figures
• Figure 1 12
• Figure 2 19
• Figure 3 20