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면역항암제가 나에게 들을까? PD-L1·MSI·TMB 검사로 알 수 있는 것과 없는 것

13분 읽기

📌 이 글에서 알 수 있는 것

  • 면역항암제 전에 하는 세 가지 검사(PD-L1·MSI-H/dMMR·TMB)가 각각 무엇을 재는지
  • PD-L1 결과지의 TPS와 CPS, 그리고 검사 이름(22C3·SP263 등)이 왜 중요한지
  • ‘암 종류와 상관없는 승인’이 무엇이고, TMB 승인에 왜 반론이 있었는지
  • 혈액 검사(혈중 TMB, ctDNA 변화)가 어디까지 왔는지

🛡️ 면역항암제는 ‘브레이크’를 푸는 약입니다

우리 몸의 T세포는 암세포를 공격할 수 있습니다. 그런데 암세포 표면에 있는 PD-L1이라는 단백질이 T세포의 PD-1과 결합하면, T세포에 “공격하지 마"라는 브레이크가 걸립니다. 펨브롤리주맙(키트루다), 니볼루맙(옵디보), 아테졸리주맙(티센트릭) 같은 면역관문억제제는 이 결합을 막아 브레이크를 푸는 약입니다.

문제는 이 약이 모든 환자에게 듣지 않는다는 점입니다. 2021년 종설은 PD-1/PD-L1 억제제로 이득을 보는 환자를 약 20~40%로 정리했습니다1. 그래서 “누가 이득을 볼 가능성이 큰가"를 미리 가늠하는 검사가 필요합니다. 특정 약을 쓸지 정할 때 쓰는 이런 검사를 동반진단이라고 하며, 자세한 개념은 진단 기초 시리즈 22편에서 다뤘습니다.

🎨 PD-L1: 같은 단백질, 다른 검사, 다른 점수

PD-L1 검사는 수술이나 조직검사로 얻은 암 조직을 얇게 잘라 PD-L1에 붙는 항체로 염색한 뒤(면역조직화학염색, IHC), 병리의사가 현미경으로 갈색으로 물든 세포를 세는 검사입니다. 점수 계산법이 두 가지 있습니다.

점수세는 방법쓰이는 예 (FDA 동반진단 목록)
TPS (종양 비율 점수)염색된 암세포 수 ÷ 살아 있는 전체 암세포 수 (%)비소세포폐암: 펨브롤리주맙 TPS 1% 이상, 세미플리맙 TPS 50% 이상
CPS (복합 양성 점수)염색된 암세포 + 림프구·대식세포 수 ÷ 살아 있는 전체 암세포 수 × 100자궁경부암·두경부암 CPS 1 이상, 삼중음성유방암 CPS 10 이상

표의 예는 모두 22C3라는 검사의 FDA 목록 기준입니다2. 같은 펨브롤리주맙이라도 암 종류마다 점수 방식과 기준값이 다르다는 점을 볼 수 있습니다.

검사 이름(항체 클론)도 중요합니다. 약을 개발한 회사마다 임상시험에서 다른 항체를 써서, 22C3(펨브롤리주맙), 28-8(니볼루맙), SP263, SP142(아테졸리주맙 등) 같은 검사가 약과 암종에 따라 동반진단 또는 보완진단으로 허가됐습니다(차이는 진단 기초 시리즈 22편 참고). SP142로 요로상피암을 볼 때는 암세포가 아니라 면역세포가 차지한 면적(IC 5% 이상)을 기준으로 삼기도 합니다2.

폐암 검체 81개를 다섯 검사로 함께 염색한 국제 비교 연구(Blueprint 2단계, 2018년 원논문)에서 22C3·28-8·SP263의 암세포 염색은 매우 비슷했지만, SP142는 덜 예민하게 염색됐습니다. 병리의사 간 일치도는 암세포 판독에서는 높았지만(ICC 0.86~0.93), 면역세포 판독에서는 낮았습니다(ICC 0.18~0.19)3. 즉 어느 검사로, 어떤 점수로 쟀는지 모르면 ‘양성 몇 %‘라는 숫자는 해석이 어렵습니다.

🔧 MSI-H/dMMR: DNA 맞춤법 검사기가 고장 난 암

세포는 DNA를 복제할 때 생기는 오타를 고치는 장치(불일치 복구, MMR)를 갖고 있습니다. 이 장치를 만드는 MLH1·MSH2·MSH6·PMS2 중 하나가 망가지면(dMMR), 같은 글자가 반복되는 짧은 DNA 구간(마이크로새틀라이트)에서 오타가 쌓이는데, 이를 MSI-H(고빈도 마이크로새틀라이트 불안정성)라고 합니다. 돌연변이가 많으면 면역세포가 ‘낯선 단백질’을 알아보기 쉬워진다는 것이 이 검사의 생물학적 근거입니다.

2017년 FDA는 MSI-H/dMMR 고형암에 펨브롤리주맙을 승인했습니다. 암이 어디서 생겼는지가 아니라 바이오마커로 적응증을 정한 첫 FDA 승인이었습니다4. 2021년에는 도스탈리맙도 dMMR 고형암에 승인되면서, 네 가지 MMR 단백질을 염색하는 검사가 동반진단으로 허가됐습니다2.

재는 방법은 세 가지입니다.

  • MMR 면역염색(IHC): 네 단백질이 조직에 남아 있는지 봅니다. 어느 단백질이 사라졌는지까지 알려 줍니다.
  • MSI-PCR: 정해진 반복 구간의 길이 변화를 봅니다.
  • NGS: 유전자 패널 검사로 많은 반복 구간을 한꺼번에 봅니다.

미국병리학회(CAP) 2022년 지침은 대장암 등 위장관암과 자궁내막암에서는 검사를 권할 근거가 있었지만, 그 밖의 대부분 암종은 특정 검사를 권할 근거가 부족하며, 근거가 없을 때는 면역염색이 받아들일 만한 방법이라고 정리했습니다5. 또 네 검사(MMR 면역염색, MSI-PCR, MSI-NGS, TMB-NGS)의 결과가 늘 일치하지는 않고 특히 위장관 밖 암에서 어긋나는 경우가 많아, 같은 것처럼 다뤄서는 안 된다고 지적했습니다5.

얼마나 들었나. 이전 치료를 받은 비대장암 MSI-H/dMMR 환자 373명을 약 4.5년 추적한 KEYNOTE-158 연구에서 종양이 뚜렷이 줄어든 비율(객관적 반응률)은 33.8%였고, 반응한 사람의 반응 지속 기간 중앙값은 63.2개월이었습니다6. 한번 들으면 오래가는 경우가 많지만, 3명 중 2명은 뚜렷한 반응이 없었다는 뜻이기도 합니다. 대조군이 없는 단일군 연구라는 점도 함께 봐야 합니다.

🧮 TMB-H: 돌연변이가 많으면 더 잘 들을까

TMB(종양 돌연변이 부담)는 종양 DNA 100만 염기(1 Mb)당 돌연변이가 몇 개인지 센 값입니다. NGS 유전자 패널로 재며, 2020년 6월 FDA는 10개/Mb 이상(TMB-H)인 고형암 중 이전 치료 후 진행했고 마땅한 대안이 없는 환자에게 펨브롤리주맙을 승인했습니다7. 동반진단은 FoundationOne CDx(조직 유전자 패널 검사)였습니다2.

근거는 같은 KEYNOTE-158의 다른 분석(원논문 2020)이었습니다. TMB를 잴 수 있었던 790명 중 102명이 TMB-H였고, 이들의 반응률은 29%, TMB-H가 아닌 688명은 6%였습니다8. 다만 이 분석에 들어간 암은 항문암·담도암·자궁경부암·소세포폐암 등 10개 암종이었고, 대장암이나 비소세포폐암·유방암·전립선암 같은 흔한 암은 없었습니다8. 앞의 MSI-H 반응률(33.8%)과 대상 환자·암종·추적 기간이 달라 두 숫자를 나란히 비교하면 안 됩니다.

그래서 반론이 나왔습니다. 승인 직후 “현명한 결정이었나? 아니다"라는 제목의 반대 논평이 실렸고9, 2021년 분석은 암종마다 결과가 갈린다고 보고했습니다. 흑색종·폐암·방광암처럼 신생항원(돌연변이로 생긴 낯선 단백질 조각)이 많을수록 면역세포(CD8 T세포)도 많은 암에서는 TMB-H 반응률이 39.8%였습니다. 반면 유방암·전립선암·신경교종처럼 그런 관계가 없는 암에서는 15.3%로, TMB가 낮은 환자보다도 반응 가능성이 낮았습니다10. 여러 연구를 모은 후향 분석이라 해석에 한계가 있지만, 10이라는 하나의 기준값이 모든 암에 똑같이 통하지 않을 수 있다는 점을 보여 줍니다.

면역항암제 바이오마커 세 가지 비교: PD-L1은 세포 표면 단백질을 조직 면역염색으로 TPS·CPS 점수로 재고 음성도 반응할 수 있다. MSI-H·dMMR은 DNA 오류 수선 고장을 면역염색·PCR·NGS로 재며 비대장암 반응률은 약 3명 중 1명이다. TMB-H는 돌연변이 개수를 NGS로 재며 10개/Mb 이상에서 승인됐지만 암종마다 예측력이 달라 논쟁 중이다.
그림 1. 면역항암제 바이오마커 세 가지 비교. 반응률은 KEYNOTE-158(이전 치료를 받은 환자, 단일군) 기준이며 두 코호트의 대상이 서로 다릅니다.

⚠️ 바이오마커로 알 수 없는 것

  • PD-L1 음성이어도 효과를 볼 수 있습니다. 비편평 비소세포폐암 616명을 5년 추적한 KEYNOTE-189에서 펨브롤리주맙+항암화학요법은 PD-L1 발현 수준과 관계없이 생존 이득을 유지했습니다11. 항암화학요법과 함께 쓸 때는 PD-L1 음성이라는 이유만으로 면역항암제를 배제하지 않는 경우가 있습니다.
  • 양성이어도 듣지 않을 수 있습니다. PD-L1 TPS 50% 이상으로 고른 폐암 환자 305명의 KEYNOTE-024에서도 펨브롤리주맙군의 5년 생존율은 31.9%(항암화학요법군 16.3%)였습니다12. 분명한 이득이지만, 이렇게 고른 환자 3명 중 2명 이상은 5년을 넘기지 못했습니다.
  • 검사와 기준값은 약·암종에 묶여 있습니다. 한 약의 임상시험에서 정한 기준을 다른 약이나 다른 암에 그대로 옮길 수 없습니다1.
  • 조직이 전체를 대표하지 못할 수 있습니다. 작은 조직검사 조각, 시점(치료 전후), 부위(원발 vs 전이)에 따라 PD-L1 결과가 달라질 수 있습니다1.
  • 부작용 위험은 따로입니다. 이 검사들은 효과 가능성을 보는 것이지, 면역 관련 부작용이 생길지를 알려 주지 않습니다.

🩸 피로 재는 새 지표는 어디까지 왔나

조직 대신 혈액 속 종양 DNA(ctDNA)로 재려는 시도가 이어지고 있습니다. 원리는 진단 기초 시리즈 1편에서 다뤘습니다.

  • 혈중 TMB(bTMB): 혈액으로 잰 TMB가 높은 비소세포폐암 환자 471명을 아테졸리주맙과 항암화학요법에 무작위 배정한 BFAST 연구는, bTMB 16 이상 환자의 무진행생존 비교라는 1차 목표를 통계적으로 달성하지 못했습니다(위험비 0.77, P=0.053)13.
  • 치료 중 ctDNA 변화: 펨브롤리주맙을 받은 폐암 환자 50명의 BR.36 연구 1단계에서, 치료 3주기째 ctDNA가 사라지거나 크게 준 ‘분자 반응’은 영상 반응을 민감도 82%, 특이도 75%로 맞혔고 분자 반응군의 생존이 더 길었습니다14. 아직 소규모이고, ctDNA 결과로 치료를 바꾸는 것이 실제로 결과를 좋게 하는지는 2단계 시험에서 확인 중입니다.

수술 후 재발 감시에 쓰는 ctDNA 검사는 진단 기초 시리즈 5편에서 따로 정리했습니다.

🏛️ 지금 어디까지 왔나

  • 미국: PD-L1 검사는 약·암종별 동반진단으로 여러 개가 허가돼 있고, 2026년에도 식도·위식도접합부암과 난소암 등에서 22C3 CPS 1 이상 기준이 추가됐습니다. 2026년 7월에는 28-8 검사도 니볼루맙(옵디보)의 식도·위·위식도접합부암 동반진단(CPS 1 이상)으로 허가됐습니다2. MSI-H/dMMR은 면역염색, PCR, NGS 기반의 여러 검사가 동반진단으로 올라 있습니다2. TMB-H 승인은 TMB를 근거로 한 첫 승인이자, 원발 부위가 아니라 바이오마커로 정한 네 번째 승인이었습니다7.
  • 지침: MMR/MSI 검사 방법은 암종에 따라 고르라는 것이 CAP 2022 지침의 요지입니다5.
  • 한국: 국내 식약처 허가 범위(예: 암 종류와 무관한 MSI-H·TMB-H 적응증)와 PD-L1·MSI 검사의 건강보험 급여 기준은 공식 원문으로 확인하지 못했습니다. 실제 적용 여부는 담당 의료진과 의약품안전나라, 건강보험심사평가원 공지로 확인해야 합니다.

🧪 연구자 노트 (작성자 직접 작성) ① PD-L1·MSI·TMB는 “이 약이 들을지"를 확정해 주는 검사가 아니라 가능성을 가늠하는 검사입니다. 양성이어도 반응하지 않을 수 있고, 음성이어도 반응하는 사람이 있다는 점을 먼저 말씀드리고 싶습니다. ② “양성”, “높음"이라는 결과를 보면 검사 이름(22C3, SP263 등), 점수 방식(TPS인지 CPS인지), 기준값, 어느 조직을 언제 떼어 검사했는지를 차례로 확인합니다. 숫자가 같아도 이 네 가지가 다르면 서로 비교할 수 없기 때문입니다. ③ MSI-H나 dMMR이 나왔다면 치료 선택과는 별개로 유전성 암 가능성도 함께 생각해야 합니다. 대부분은 유전성이 아니지만, 일부는 린치 증후군과 관련됩니다. 이 결과는 본인뿐 아니라 가족의 검진 계획과도 이어질 수 있습니다.

🙋 그래서 나에게는?

  • 결과지를 받았다면: 숫자만 보지 말고 검사 이름(22C3, SP263 등), 점수 방식(TPS·CPS), 기준값, 어느 조직을 언제 검사했는지를 의료진에게 물어보세요. 결과지 전반을 읽는 법은 진단 기초 시리즈 19편에 정리했습니다.
  • ‘음성’이라고 들었다면: 면역항암제가 완전히 배제된다는 뜻은 아닐 수 있습니다. 병용 치료나 다른 바이오마커가 있는지 상의해 보세요.
  • ‘양성’이라고 들었다면: 효과 가능성이 상대적으로 높다는 뜻이지 보증은 아닙니다. 치료 중 정기 영상 검사와 부작용 관찰은 그대로 필요합니다.
  • MSI-H/dMMR이 나왔다면: CAP 지침은 개인·가족력에 따라 유전성 여부를 확인하는 검사를 고려하라고 했습니다5. 의료진과 유전 상담 여부를 상의하세요.
  • 어떤 경우에도 검사 결과만으로 치료를 스스로 바꾸거나 중단하지 마세요.

⚠️ 이 글은 의학적 조언이 아닙니다. 치료 결정은 반드시 담당 의료진과 상의하세요.

❓ 자주 묻는 질문

Q. PD-L1이 높게 나오면 면역항암제가 꼭 듣나요? A. 아닙니다. 높을수록 이득을 볼 가능성이 커지는 경향은 있지만, PD-L1이 높은 환자 중에도 효과를 보지 못하는 사람이 많습니다.

Q. 다른 병원에서 한 PD-L1 결과와 숫자가 달라요. A. 검사 이름(항체), 점수 방식(TPS·CPS), 검사한 조직과 시점이 다르면 숫자가 달라질 수 있습니다. 어떤 검사로 쟀는지 먼저 확인하세요.

Q. 피 검사로 대신할 수 있나요? A. 혈중 TMB와 ctDNA 변화는 연구가 진행 중이지만, 지금 면역항암제 선택의 기본은 조직 검사입니다. 조직을 얻기 어려울 때의 대안은 의료진과 상의하세요.

📚 진단 기초 시리즈

참고

  1. Doroshow DB 외. PD-L1 as a biomarker of response to immune-checkpoint inhibitors. Nat Rev Clin Oncol 2021;18:345-62. doi:10.1038/s41571-021-00473-5 ↩︎ ↩︎ ↩︎

  2. U.S. FDA. List of FDA-Authorized Companion Diagnostic Devices (In Vitro and Imaging Tools) (2026.11.4 접속) — fda.gov ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  3. Tsao MS 외. PD-L1 immunohistochemistry comparability study in real-life clinical samples: results of Blueprint phase 2 project. J Thorac Oncol 2018;13:1302-11. doi:10.1016/j.jtho.2018.05.013 ↩︎

  4. Lemery S 외. First FDA approval agnostic of cancer site — when a biomarker defines the indication. N Engl J Med 2017;377:1409-12. doi:10.1056/NEJMp1709968 ↩︎

  5. Bartley AN 외. Mismatch repair and microsatellite instability testing for immune checkpoint inhibitor therapy: guideline from the College of American Pathologists in collaboration with the Association for Molecular Pathology and Fight Colorectal Cancer. Arch Pathol Lab Med 2022;146:1194-210. doi:10.5858/arpa.2021-0632-CP ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  6. Marabelle A 외. Pembrolizumab in microsatellite-instability-high and mismatch-repair-deficient advanced solid tumors: updated results of the KEYNOTE-158 trial. Nat Cancer 2025;6:253-8. doi:10.1038/s43018-024-00894-y ↩︎

  7. Marcus L 외. FDA approval summary: pembrolizumab for the treatment of tumor mutational burden-high solid tumors. Clin Cancer Res 2021;27:4685-9. doi:10.1158/1078-0432.CCR-21-0327 ↩︎ ↩︎

  8. Marabelle A 외. Association of tumour mutational burden with outcomes in patients with advanced solid tumours treated with pembrolizumab: prospective biomarker analysis of the multicohort, open-label, phase 2 KEYNOTE-158 study. Lancet Oncol 2020;21:1353-65. doi:10.1016/S1470-2045(20)30445-9 ↩︎ ↩︎

  9. Prasad V, Addeo A. The FDA approval of pembrolizumab for patients with TMB >10 mut/Mb: was it a wise decision? No. Ann Oncol 2020;31:1112-4. doi:10.1016/j.annonc.2020.07.001 ↩︎

  10. McGrail DJ 외. High tumor mutation burden fails to predict immune checkpoint blockade response across all cancer types. Ann Oncol 2021;32:661-72. doi:10.1016/j.annonc.2021.02.006 ↩︎

  11. Garassino MC 외. Pembrolizumab plus pemetrexed and platinum in nonsquamous non-small-cell lung cancer: 5-year outcomes from the phase 3 KEYNOTE-189 study. J Clin Oncol 2023;41:1992-8. doi:10.1200/JCO.22.01989 ↩︎

  12. Reck M 외. Five-year outcomes with pembrolizumab versus chemotherapy for metastatic non-small-cell lung cancer with PD-L1 tumor proportion score ≥ 50%. J Clin Oncol 2021;39:2339-49. doi:10.1200/JCO.21.00174 ↩︎

  13. Peters S 외. Atezolizumab versus chemotherapy in advanced or metastatic NSCLC with high blood-based tumor mutational burden: primary analysis of BFAST cohort C randomized phase 3 trial. Nat Med 2022;28:1831-9. doi:10.1038/s41591-022-01933-w ↩︎

  14. Anagnostou V 외. ctDNA response after pembrolizumab in non-small cell lung cancer: phase 2 adaptive trial results. Nat Med 2023;29:2559-69. doi:10.1038/s41591-023-02598-9 ↩︎

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