PK 연구 발전: 단일클론항체 치료제에서의 미세샘플링 역할
약물동태학(PK) 연구는 단일클론항체(mAb) 치료제 개발의 기본이며, 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설에 대한 중요한 데이터를 제공합니다. 하지만 전통적인 PK 연구 방법은 종종 많은 양의 샘플을 필요로 하고 실험 동물 및 임상 연구 대상자에게 상당한 불편함을 초래하여 윤리적 문제와 물류적 어려움으로 이어집니다.
여기서 미세샘플링(microsampling)이 등장합니다. 이것은 변혁적인 기술로서 생체 분석을 위해 최소한의 샘플 양(50 µL 이하)만 필요한 장치를 사용하여 효율적인 샘플 채취를 가능하게 하는 혈액 채취 방식입니다. 본 글은 미세샘플링이 mAb 치료제 PK 연구에 어떻게 변화를 가져오고 있는지 탐구하며, 그 이점, 규제 전망, 그리고 미래 잠재력을 강조합니다.
PK 연구에서의 미세샘플링의 이점
미세샘플링은 데이터 품질, 자원 관련, 그리고 동물 복지 이점을 포함한 수많은 장점을 제공합니다.
- 동물 사용 감소 : 3R 원칙과의 부합
3R 원칙(Replacement(대체), Reduction(감소), Refinement(개선/정교화))은 과학 연구에서 동물 사용 및 피해를 최소화하는 것을 목표로 합니다. 자원 측면에서는 더 적은 수의 동물이 필요하여 사육 시설 요구량이 줄고 기술자 시간이 단축되어 상당한 비용 절감으로 이어집니다.
미세샘플링은 이러한 원칙들을 직접적으로 지원합니다 :
- 대체 : 연구자들은 미세샘플링을 사용하여 혈액 채취를 위해 별도의 위성 동물을 사용하는 것을 피하고, 대신 주요 연구 동물로부터 필요한 모든 샘플을 채취할 수 있습니다.
- 감소 : 미세샘플링에 필요한 최소한의 용량은 각 동물로부터 여러 번 샘플을 채취할 수 있으므로 충분한 데이터를 얻기 위해 더 적은 수의 동물이 필요하다는 것을 의미합니다.
- 개선/정교화 : 미세샘플링 기술은 동물에게 덜 침습적이고 스트레스가 적어 가온(warming) 및 구속(restraint)과 같은 절차의 필요성을 줄여줍니다.
동물 복지 관점에서 미세샘플링은 혈액 손실을 크게 줄여주어 특히 쥐나 생쥐와 같이 혈액량이 적은 종에게 매우 유익합니다. 이 과정은 덜 침습적이며, 전체 바늘 삽입 대신 더 작은 바늘 굵기(gauge)와 모세관 현상을 이용한 핀 찌르기 방식을 사용합니다. 전반적으로 미세샘플링의 절차 시간 단축과 덜 침습적인 특성은 동물에게 스트레스가 적은 경험을 제공하여 전체 혈액 채취 과정을 개선합니다.
- 간소화된 워크플로우 : 미세샘플링은 임상 연구를 위한 원격 샘플 채취 및 처리를 간소화합니다. 이는 방법 개발과 샘플 처리량을 가속화할 뿐만 아니라 샘플 운송 및 저온 유통 보관의 부담도 줄여줍니다.
- 환자 중심 임상 시험 : 임상 환경에서 미세샘플링은 재택 샘플링을 가능하게 하고 빈번한 병원 방문의 필요성을 줄여 환자 중심 접근 방식을 촉진합니다. 이는 어린이, 신생아, 바늘 공포증이 있는 사람들과 같이 정맥 접근이 어려운 환자들에게 특히 유용합니다. 또한 COVID-19 팬데믹 기간 동안 중요성이 커진 분산형 임상 시험 모델도 지원합니다.
적은 샘플 양이 품질을 저하시키는가? PK 연구에서 미세샘플링을 뒷받침하는 증거를 확인할수 있습니다.
최근 연구들은 미세샘플링이 전통적인 혈액 채취 방법과 동등한 데이터를 생성할 수 있음을 입증하여, 적은 샘플 양이 분석 품질을 저하시킬 수 있다는 타당한 우려를 해소했습니다. 주목할 만한 한 연구는 미세샘플링 기술이 단일 동물에서 바이오 치료제의 신뢰할 수 있는 전임상 약물동태학 프로필을 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 연구자들은 미세샘플링을 활용함으로써 개별 마우스로부터 연속 혈액 샘플을 채취할 수 있었고, 연구 비용 절감과 함께 사용 동물 수를 줄이고 생물학적 가변성을 최소화했습니다. 이 연구는 데이터 무결성 및 품질 유지에 있어서 미세샘플링의 견고성을 강조합니다.
또 다른 주요 출판물은 PK 연구에서 소량 모세관 샘플링의 사용을 조사했습니다. 마우스에서 연속 및 복합 혈액 샘플링 방법을 비교함으로써, 연구자들은 두 가지 치료용 항체인 데노수맙(Denosumab)과 파니투무맙(Panitumumab)에 대해 두 방법 모두 유사한 PK 프로필을 산출한다는 것을 발견했습니다. 단 0.05 mL의 혈액만을 사용하여, 이 연구는 미세샘플링이 일반적인 UPLC-MS/MS 및 Gyrolab 분석과 결합될 때 높은 정확성과 정밀도를 유지하여 동물 복지를 희생하지 않고도 신뢰할 수 있는 PK 데이터를 보장함을 보여주었습니다. 이 결과는 미세샘플링이 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 있는 능력을 강조하며, 전임상 및 임상 PK 연구 모두에서의 적용을 지지합니다.
또한 Clinical Pharmacology & Therapeutics6에 발표된 한 연구는 소량 샘플링 장치가 전통적인 정맥 채혈 방법의 효율성과 일치하는지 조사했습니다. 이 연구는 두 가지 바이오 치료제인 크레네주맙(Crenezumab)과 에트롤리주맙(Etrolizumab)에 대해 TassoOne Plus 및 Neoteryx Mitra® 장치를 사용하여 얻은 PK 데이터가 기존 정맥 채혈 데이터와 동등하다는 것을 입증했습니다. 건조 혈액 미세샘플링은 GDC-X 및 하이드록시클로로퀸과 같은 작은 분자에 대해 특정 보정이 필요했지만, 결과는 여전히 이러한 방법의 유효성을 지지했습니다. 이러한 결과는 미세샘플링이 환자 편의성을 향상시키고 데이터 무결성을 희생하지 않으면서 분산형 임상 시험을 촉진할 수 있는 잠재력을 강조하며, 환자 중심 PK 연구에서 중요한 진전을 의미합니다.
미세샘플링에 대한 규제 전망
미세샘플링에 대한 규제 환경은 국제 가이드라인의 증가하는 수용 및 지원과 함께 진화하고 있습니다. FDA, EMA, ICH와 같은 규제 기관들은 미세샘플링과 같은 고급 기술을 통해 동물 사용을 줄이고 스트레스를 최소화하는 것의 윤리적, 과학적 이점을 점차 인식하고 있습니다.
2017년, 국제 가이드라인의 업데이트는 전임상 연구에 미세샘플링 통합을 명시적으로 지지하며, 더 적은 샘플 양에서 얻은 데이터의 신뢰성 및 견고성에 대한 이전의 우려를 해소했습니다. 이러한 업데이트는 PK 연구의 과학적 무결성을 유지하거나 심지어 향상시키면서 더 인도적인 동물 연구 관행의 필요성을 강조합니다.
또 다른 중요한 규제 변화는 우수실험실관리기준(Good Laboratory Practice, GLP) 독성 연구에서 미세샘플링으로 생성된 데이터의 수용입니다. 이전에는 미세샘플링의 알려지지 않은 영향이 주요 평가 지점(endpoints)을 설정하는 데 사용되는 분석 데이터를 손상시키거나 분석의 엄격한 규제 기준 충족 능력에 영향을 미칠 수 있다는 우려 때문에 저항이 있었습니다. 그러나 정맥 채혈 방법과 미세샘플링 장치로부터 수집된 데이터의 동등성을 입증한 최근 연구들은 생체 분석적 문제를 극복하기 위한 노력이 여전히 진행 중임에도 불구하고, 미세샘플링이 임상 연구에서 동등한 데이터를 제공할 수 있으므로 광범위한 수용에 도달할 잠재력이 있음을 보여주었습니다.
규제 당국은 이러한 결과를 인정했으며, 공식 가이드라인에서 전임상 독성 연구에 사용되는 미세샘플링 기술의 광범위한 수용 및 장려로 이어졌습니다. 이러한 규제 지원은 바이오 제약 회사들이 미세샘플링을 채택할 때 데이터가 규제 기대치에 부합하고 규제 제출에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있도록 명확한 틀과 신뢰를 제공하므로 매우 중요합니다.
PK 연구에서의 미세샘플링에 대한 향후 고려 사항
PK 연구에서 미세샘플링의 지속적인 성장과 성공을 보장하기 위해 몇 가지 고려 사항이 해결되어야 합니다:
- 표준화 : 연구 전반에 걸쳐 일관성과 신뢰성을 보장하기 위해 미세샘플링, 샘플 처리 및 생체 분석에 대한 표준화된 프로토콜을 개발해야 합니다.
- 기술 통합 : 미세샘플 분석의 효율성과 정확성을 향상시키기 위해 Gyrolab® 플랫폼과 같은 고급 생체 분석 플랫폼을 활용해야 합니다.
- 규제 기관과의 협력 : 새롭게 발생하는 문제들을 해결하고 미세샘플링 혁신을 지원하는 규제 프레임워크를 확보하기 위해 규제 기관과 지속적으로 대화해야 합니다.
미세샘플링은 mAb 치료제에 대한 전임상 및 임상 PK 연구를 위한 샘플 채취에 혁명을 일으킬 준비가 되어 있으며, 동물 복지, 환자 편의성, 데이터 품질 및 물류 효율성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 규제 승인이 증가하고 기술 발전이 계속됨에 따라 미세샘플링은 약물 개발에서 점점 더 중요한 역할을 할 것입니다.
미세샘플링을 Gyrolab® 플랫폼과 같이 매우 적은 샘플 볼륨을 사용하는 고급 생체 분석 플랫폼과 통합함으로써 연구자들은 연구에서 새로운 수준의 효율성과 정밀도를 달성할 수 있습니다.
더 효율적인 워크플로우를 원하시나요? 미세샘플링과 Gyrolab® 플랫폼
Gyros Protein Technologies의 Gyrolab® 플랫폼은 획기적인 기술로 생체 분석 워크플로우에 혁신을 가져오는 선두에 있습니다. Gyrolab 플랫폼은 나노리터 규모로 면역 분석법을 자동화하여 미세샘플링 기술과 완벽하게 보완됩니다. 나노리터 미세유체를 활용함으로써 Gyrolab 시스템은 생체 분석 PK 연구에서 효율적인 면역 분석 워크플로우, 고품질 데이터 및 향상된 생산성을 제공합니다.
미세샘플링이 Gyrolab 기술을 보완하는 방법
- 효율성 : Gyrolab 플랫폼의 소형화된 ELISA 기술은 자동화된 나노리터 규모의 면역 분석법을 가능하게 하여 수동 피펫팅을 최소화하고 귀중한 시간을 절약합니다.
- 낮은 샘플 볼륨 : 시스템이 적은 샘플 볼륨으로 작동할 수 있다는 것은 미세샘플링에 이상적이며, 많은 양의 혈액 채취 필요성을 줄입니다.
- 높은 재현성 : 미세유체 면역 분석 기술은 넓은 동적 범위로 일관되고 고품질의 데이터를 보장합니다.
- 간소화된 워크플로우 : Gyrolab의 친화성 연속 흐름(affinity flow-through) 형식은 배양의 필요성을 없애고, 완전 무인 작동으로 분석 실행 시간을 약 1시간으로 단축합니다.
Gyrolab xPand 및 Gyrolab xPlore 시스템, Bioaffy CD, 키트 및 솔루션, 맞춤형 분석 서비스 등을 포함하는 Gyrolab 제품군은 과학자들이 생산성을 극대화하고 데이터 기반 의사 결정을 신속하게 내릴 수 있도록 지원합니다.
20년 이상 Gyros Protein Technologies는 업계에서 신뢰받는 리더로서, 면역 분석 워크플로우를 가속화하고 신속한 데이터 기반 의사 결정을 가능하게 하는 혁신적인 솔루션을 제공해 왔습니다.
문의 : 고마바이오텍(주) (02-579-8787)