바이오 의약품 품질의 새로운 기준 USP 665 - 고분자 부품 및 시스템의 화학적 안전성 평가
바이오 의약품 품질의 새로운 기준 USP 665 고분자 부품 및 시스템의 화학적 안전성 평가
바이오 의약품 제조 공정이 과거 스테인리스 스틸 중심에서 싱글 유즈 시스템(Single-Use Systems, SUS)으로 급격하게 변화하면서 공정 중 안전성 확보가 최우선 과제로 떠올랐습니다. 이러한 산업적 흐름 속에서 미국 약전 위원회(USP)가 제시한 USP 665 가이드라인은 일회용 부품에서 유래할 수 있는 용출물(Extractables)에 대한 표준화된 시험법과 위험 평가 체계를 규정하고 있습니다.
오늘은 바이오 공정 전문가의 시각에서 USP 665의 핵심 내용과 산업계에 미치는 영향 그리고 글로벌 기업들의 대응 사례를 심도 있게 분석해 보겠습니다.
USP 665의 등장 배경과 필요성
바이오 의약품은 분자 구조가 복잡하고 외부 환경 변화에 매우 민감합니다. 제조 과정에서 사용되는 플라스틱 백, 튜브, 필터, 커넥터 등 고분자 부품들은 약물 성분과 직접 접촉하게 되며 이 과정에서 화학 물질이 의약품으로 유입될 가능성이 존재합니다.
기존에는 USP 661.3과 같은 기준이 존재했으나 이는 일반적인 플라스틱 포장재에 초점이 맞춰져 있어 복잡한 바이오 공정 장비의 특성을 반영하기에는 한계가 있었습니다. USP 665는 의약품 제조 공정 중에 사용되는 모든 고분자 기반 장비와 부품을 대상으로 하며 특히 공정 용출물(Process Equipment Extractables, PEE) 관리에 특화되어 있습니다.
USP 665의 핵심 구성 요소 및 시험 단계
USP 665는 단순히 실험 데이터를 나열하는 것이 아니라 위험 기반 접근 방식(Risk-based Approach)을 채택하고 있습니다. 공정 단계의 위험도에 따라 시험의 수준을 결정하는 것이 핵심입니다.
1단계 위험 평가 (Risk Assessment)
모든 부품을 동일한 강도로 시험하는 것은 비효율적입니다. USP 665는 부품이 약물과 접촉하는 시간, 온도, 용매의 특성, 그리고 해당 부품이 공정의 어느 단계(초기 배양 vs 최종 충전)에 위치하는지를 고려하여 위험군을 분류합니다.
2단계 표준 추출 평가 (Standard Extraction Protocol)
위험 평가 결과 시험이 필요하다고 판단된 부품은 USP에서 지정한 표준 용매와 조건 하에서 추출 시험을 진행해야 합니다. 주요 추출 조건은 다음과 같습니다.
| 구분 | 세부 내용 | 비고 |
| 추출 용매 1 | pH 3.0 산성 수용액 | 금속 및 산성 조건 용출물 확인 |
| 추출 용매 2 | pH 10.0 염기성 수용액 | 염기성 조건 용출물 확인 |
| 추출 용매 3 | 50% 에탄올 수용액 | 소수성 물질 및 유기 화합물 추출 |
| 추출 온도 | 40도 또는 실제 공정 온도 | 가속 조건 반영 |
| 추출 시간 | 1일 ~ 21일 (부품 특성에 따름) | 장기 접촉 고려 |
3단계 화학적 분석 및 안전성 확인
추출된 액체는 GC-MS(가스 크로마토그래피 질량 분석기), LC-MS(액체 크로마토그래피 질량 분석기), ICP-MS(유도결합 플라즈마 질량 분석기) 등을 통해 정성 및 정량 분석을 거칩니다. 최종적으로 독성학적 평가를 통해 환자에게 미치는 영향이 미미함을 입증해야 합니다.
글로벌 바이오 기업의 USP 665 대응 사례
실제 현장에서는 글로벌 소부장(소재·부품·장비) 기업들이 자사 제품의 신뢰도를 높이기 위해 USP 665 데이터를 선제적으로 확보하고 있습니다.
싸이티바 (Cytiva)의 데이터 패키지 전략
싸이티바는 자사의 싱글 유즈 제품군에 대해 USP 665 가이드라인에 따른 사전 검증 데이터를 고객사에게 제공하고 있습니다. 제약사가 직접 모든 시험을 수행하려면 막대한 비용과 시간이 소요되는데 장비 공급사가 표준화된 추출물 데이터를 제공함으로써 의약품 출시 기간(Time-to-Market)을 단축시키는 전략을 취하고 있습니다. (출처: Cytiva Sustainability and Regulatory Report 2023)
머크 (Merck KGaA)의 위험 관리 시스템
머크는 Mobius 싱글 유즈 포트폴리오에 대해 USP 665 기준을 적용한 엄격한 품질 관리 시스템을 운영합니다. 특히 공정 하류 단계(Downstream)에서 사용되는 필터와 커넥터에 대해 고위험군 분류를 적용하여 가장 엄격한 수준의 유기물 분석 데이터를 관리하고 있습니다. (출처: Merck Life Science Regulatory Support Files)
삼성바이오로직스 (Samsung Biologics)의 위탁 생산 적용
CDMO 선두 기업인 삼성바이오로직스는 글로벌 규제 기관(FDA, EMA)의 실사에 대비하여 공급망 관리 단계에서부터 USP 665 준수 여부를 확인합니다. 파트너사로부터 USP 665 기준의 E&L(Extractables and Leachables) 데이터를 수집하여 공정 안전성 보고서를 작성하며 이는 글로벌 승인 획득의 핵심 자료로 활용됩니다. (출처: Samsung Biologics Annual Report 2024)
USP 665 도입 시 고려해야 할 기술적 쟁점
전문가들이 USP 665를 적용할 때 가장 고심하는 부분은 '현실적인 공정 조건'과 '약전 기준' 사이의 간극입니다.
첫째, 유기 용매 사용 여부입니다. 바이오 의약품 공정은 대개 수계 기반이지만 특정 단계에서는 유기 용매나 고농도의 계면활성제가 사용될 수 있습니다. 이때 USP 665가 제시하는 50% 에탄올 추출 데이터가 실제 공정을 얼마나 대변할 수 있는지에 대한 논리적 근거가 필요합니다.
둘째, 부품 간 상호작용입니다. 개별 부품은 USP 665를 통과했더라도 여러 부품이 연결된 전체 시스템(System) 레벨에서의 용출물 총량은 달라질 수 있습니다. 따라서 부품별 데이터뿐만 아니라 전체 공정 흐름에 대한 통합적 위험 평가가 동반되어야 합니다.
제약 및 바이오 기업을 위한 실행 전략
USP 665는 2026년 5월부터 공식적으로 시행될 예정입니다. 따라서 현재 시점에서 기업들은 다음과 같은 로드맵을 구축해야 합니다.
기존 공급망 재점검: 현재 사용 중인 싱글 유즈 부품 공급사가 USP 665 기준의 데이터를 보유하고 있는지 확인하십시오.
갭 분석(Gap Analysis): 기존 USP 661.3 데이터와 신규 USP 665 기준 사이의 차이를 분석하여 추가 시험이 필요한 항목을 식별해야 합니다.
독성 평가 역량 강화: 분석 장비에서 검출된 수많은 화학 물질 중 실제 인체에 유해한 수준이 어느 정도인지 판단할 수 있는 독성 전문가와의 협업 시스템을 갖추어야 합니다.
바이오 공정의 미래와 안전성 표준
USP 665의 정착은 단순히 규제가 하나 늘어나는 것이 아니라 바이오 의약품 제조의 과학적 근거를 한 단계 끌어올리는 계기가 될 것입니다. 표준화된 시험법은 장비 제조사와 제약사 간의 원활한 소통을 가능하게 하며 결과적으로 환자에게 더욱 안전한 의약품을 공급하는 밑거름이 됩니다.
싱글 유즈 시스템의 효율성과 안전성이라는 두 마리 토끼를 잡기 위해 USP 665에 대한 정확한 이해와 선제적인 대응은 이제 선택이 아닌 필수입니다.
해당 가이드라인에 따른 구체적인 실험 프로토콜 설계나 독성 평가 방법론에 대해 추가적인 정보가 필요하신가요? 질문을 남겨주시면 상세히 답변해 드리겠습니다.
