세포은행, 첨생법 시행으로 중요성 커져
세포은행, 첨생법 시행으로 중요성 커져
  • 최국림 기자
  • 승인 2020.10.08 11:01
  • 댓글 0
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세포기질 관리 가이드 중요

첨단재생바이오법의 본격 시행으로 줄기세포치료제, 유전자치료제등 첨단 바이오 의약품에 대한 관심이 한층 고조되고 있다.(본지 8월31일 참조)

출처: 게티이미지뱅크
출처: 게티이미지뱅크

생물의약품의 생산에 사용되는 세포기질 관리 가이드

이와 관련하여 생물공학·생물학적제제의 생산에 사용되는 사람과 동물 세포주(human and animal cell lines) 및 미생물 세포(microbial cell)의 개발과 생산에 사용되는 세포 은행(cell bank)의 제조와 특성결정(characterization)의 기준에 대해 살펴보기로 한다. 생물공학·생물학적제제란 세포은행을 배양하여 얻은 세포로부터 생산된 모든 제품을 의미하며, 항생제, 아미노산, 탄수화물 및 기타 저분자량의 물질과 같은 미생물 대사산물은 제외된다.

역사적으로 세포로부터 만들어진 생물학적제제의 품질관련 문제 중의 일부는 외래성 오염물질 (adventitious contaminants)의 존재, 또는 생물학적제제의 제조에 사용된 세포의 특성에 따른 것이었다. 따라서 세포기질의 특성 및 세포기질과 관련된 일련의 과정은 제품의 품질과 안전성에 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 제품의 효과적인 품질관리를 위해서는 세포기질을 다루는 모든 분야에 대한 적절한 관리가 필요하다. 세포기질이란 in vivo나 ex vivo로 사람에게 사용되는 생물공학·생물학적제제의 생산에 사용될 수 있는 미생물 세포나 사람 또는 동물 세포주를 의미한다.

이 가이드는 세포은행 시스템을 사용하는 모든 세포기질에 적용되며 in vitro 진단용 물질은 이 가이드의 범위에서 제외된다.

 

세포기질의 출처(source), 내력(history) 및 생성(generation)

생물공학·생물학적제제의 제조에 사용되는 세포기질 뿐만 아니라 그 세포기질과 조금이라도 관련된 모든 모세포주(parental cell line)의 내력에 대한 근거자료를 제공하여야 한다. 전 개발과정 동안 세포기질의 관리·조작에 대해 주의 깊게 기록하고 유지하여야 한다. 세포내력에 대한 기술은 세포기질의 특성을 결정하기 위한 여러 가지 방법 중의 하나이다.

세포기질이 유래된 세포의 출처(실험실에서 유래되었는지 또는 세포 분양기관으로부터 얻었는지)와 아울러 관련된 참고문헌을 기술·인용하여야 한다. 세포기질이 처음 유래된 실험실에서 직접 정보를 얻는 것이 바람직하나, 가능하지 않은 경우 참고문헌을 이용할 수 있다.

사람 세포주인 경우 최초 제공자에 관한 다음의 특성을 기술하여야 한다 : 기원조직 또는 기관, 인종 및 지 리적 기원, 연령, 성별 및 일반적인 생리적 상태. 알 수 있다면, 제공자의 건강상태, 병력 및 병원체에 대 한 모든 시험결과도 함께 보고하여야 한다.

동물 세포주의 경우, 출처와 관련된 내용에 종(species), 아종(strains), 사육조건, 기원조직 또는 기 관, 지리적 기원, 수령, 성별, 병원체에 대한 시험결과 및 최초 제공동물의 일반적인 생리적 상태 등이 포함된다

미생물의 경우 제조자는 종(species), 균주(strain) 및 세포기질이 유래된 생물체의 알려진 유전형 (genotype) 및 표현형(phenotype)의 특징을 기술해야 한다. 세포의 배양내력도 기록하여야 한다. 세포를 분리하기 위하여 처음에 사용하였던 방법, in vitro 세포배양 과정, 세포주를 확립하기 위하여 사용한 모든 과정(예를 들면, 모든 물리적, 화학적, 생물학적 처리과정 또 는 첨가된 염기의 서열(nucleotide sequences) 등)을 기술하여야 한다.

또한 모든 유전자 조작이나 선택 (selection)에 대하여 기술하여야 하며, 이들 세포에 대한 확인(identification), 특성 및 내인성 (endogenous) 또는 외래성(adventitious) 미생물 시험결과도 제시하여야 한다.

배양배지의 성분도 기술하여야 하는데 특히, 혈청, 효소, 가수분해물 (hydrolysates) 또는 다른 살아있는 세포 등과 같은 사람이나 동물 유래의 물질에 세포가 노출되는 것과 관 련된 정보를 기술하여야 하며, 여기에는 이런 물질들의 출처, 조제와 관리 방법, 시험결과 및 품질평가 (quality assurance) 등이 포함된다.

 

세포기질의 제조

핵심적인 단계는 적절한 모세포주의 선택이다. 재조합의약품의 경우 모세포주는 일반적으로 유전자가 이입 되지 않은 세포주(untransfected recipient cell line)이다. 특성이 밝혀진 모세포은행은 여러가지 장점이 있는데 특히 여러 세포기질이 동일 모세포형(parental cell type)에서 유래한 경우 마스터세포은행(Master Cell Bank : MCB)의 품질평가 (quality assessment)에 기본이 되는 일련의 정보를 제공해 줄 수 있다.

예를 들면 골수종 세포주(myeloma cell line)는 하이브리도마(hybridoma) 제조를 위한 모세포은행으로 사용될 수 있다. 궁극적으로 원하는 특성을 개발하기 위하여, 세포기질을 만드는 과정에 있어야하나 또는 그 이상의 특별한 조작을 이용할 수 있다. 이러한 조작에는 세포 융합, 유전자 이입(transfection), 선택, 콜로니 분리, 클로닝(cloning), 유전자 증폭(gene amplification) 및 특정 배양조건이나 배지에의 적응 등이 포함될 수 있다. 세포기질을 만드는데 사용한 방법에 관한 자료는 세포기질의 내력을 정확히 이해하는데 도움을 줄 수 있다.

 

세포은행(Cell Banking)

생물공학·생물학적제제를 생산하는데 연속적으로 계대배양된 세포를 사용함으로써 얻어지는 가장 큰 장점 중의 하나는 각 생산 로트(production lot)에 대하여 특성이 결정된 공통된 출발물질 즉, 저장된 세포은행을 갖는 것이다. 세포은행이란 균일한 조성의 세포 내용물이 용기에 들어있는 것으로, 세포들을 하나로 회수하여 합한 것을 소분하여 만들고 정해진 조건에서 저장한다.

제조자는 자신만의 고유한 세포은행을 만들거나 외부로부터 얻을 수도 있다. 제조자는 각 세포은행의 품질과 각 세포은행에 대하여 수행한 시험의 품질을 보장하여야 한다.

 

세포은행 시스템(Cell Banking System)

일반적으로 제품을 계속 생산하는데 사용되는 세포기질을 공급하기 위한 가장 유용한 방법은 마스터세포은행(MCB)을 제조용세포은행(Working Cell Bank : WCB)의 생산에 이용하는 2단계 세포은행 시스템이다.

제조자는 세포은행으로부터 세포를 연속적으로 공급하기 위한 방안을 기술해야 하며, 이에는 생산에 쓰이는 세포은행의 예상 이용빈도, 이전의 세포은행과 다음의 새로운 세포은행을 제조하는데 걸리는 예상 시간 간격 및 세포은행의 품질에 대한 기준 등이 포함된다.

일반적으로 마스터세포은행(MCB)이 처음으로 만들어지며 이것은 보통 최초의 클론(initial clone) 이나 최초의 클론에서 유래된 예비 세포은행(preliminary cell bank)에서 만들어진다. 제조용세포은행(WCB)은 마스터세포은행(MCB) 용기(앰풀 또는 바이알 등)를 하나 또는 그 이상 사용하여 만 들어지며, 제조과정에 쓰이는 세포를 직접 제공한다.

만약 세포배양 과정의 변화가 제품의 품질에 영향을 미치지 않는다면 세포를 다시 클로닝 하거나 마스터세포은행(MCB)이나 제조용세포은행(WCB)을 다시 만들지 않아도 된다. 특성이 결정된 세포은행이 제품의 일관성을 보증한다는 것은 중요한 사실이다.

 

세포은행 과정(Cell Banking Procedures)

오염된 세포기질(또는 세포은행)이 생산에 사용되는 것을 막고 오염으로 세포은행을 다시 제조해야 할 때 걸리는 시간 또는 제품 공급에 있어서의 차질 등의 손실을 피하는 것이 중요하다. 제조자들은 미생물 오염이나 실험실에 존재하는 다른 유형의 세포에 의한 교차 오염을 피하기 위한 방법을 기술하고 제조된 세포은행을 추적할 수 있는 방법을 기록해 놓아야 한다.

이를 위하여 저장, 보관, 회수의 과정 동안 용기 라벨의 정보가 손실되지 않도록 견딜 수 있는 라벨링 시스템 뿐만 아니라 기록 체계에 대해 서도 기술하여야 한다. 제조자들은 세포은행 제조과정에 대하여 기술하여야 한다.

 

세포은행의 특성결정과 시험에 대한 일반적 원칙

세포은행으로 만들어진 세포기질의 특성결정과 시험은 생물공학제제 및 생물학적제제를 관리하는데 필수적인 요소이다. 제조자들은 마스터세포은행(MCB)의 특성결정을 통하여 다른 세포주로부터 혼입된 세포, 외래성 미생물, 내인성 인자 및 분자 오염원(예를 들면, 숙주생물체로부터 유래된 독소 또는 항생물질)과 관련하여 세포기질을 평가할 수 있다. 이러한 시험의 목적은 세포기질의 확인, 순도 및 제조목적상 적합성을 입증하기 위한 것이다.

각각의 마스터세포은행(MCB)에 대하여 확인, 순도시험을 한번씩 실시해야 하며 등록하려는 각각의 제품에 대하여 세포배양 동안의 안정성시험을 한번씩 실시해야 한다. 또한 각각의 제조용세포은행(WCB)에 대하여 순도시험과 제한된 확인시험을 한번씩 실시하여야 한다.

제조자들은 또한 새로운 방법의 특이도, 감도, 정밀도가 현재의 방법과 적어도 동등한 경우, 세포기질의 특성결정과 시험에 첨단 방법과 진보된 기술을 적용하는 것이 바람직하다. 제조자들은 타당한 이유가 있다면 마스터세포은행(MCB) 대신 제조용세포은행(WCB)의 특성을 결정할 수 있다.

(※ 참고: 식품의약품안전청 생물의약품평가부 생물공학과 자료)


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