바이오의약품 제조에서 바이러스 제거 또는 불활화 검증(Viral Clearance Validation)은 제품의 안전성과 환자 보호를 위한 핵심 품질관리 절차입니다. 본 글에서는 바이러스 제거 단계의 검증 전략, 규제기관 요구사항, 실제 공정 적용 시 고려사항을 중심으로 실무 가이드를 정리하겠습니다.
Viral Clearance Validation의 개념과 GMP 요구사항
바이오의약품은 세포 배양, 발현, 정제 등 살아 있는 세포 또는 바이러스 벡터를 기반으로 제조되는 공정 특성상 바이러스 오염 가능성이 내재되어 있으며 이로 인해 Viral Clearance Validation은 GMP 기준에서 반드시 요구되는 품질보증 항목입니다. Viral Clearance Validation은 제조공정 내에서 바이러스가 실제로 제거되거나 불활화 될 수 있는지를 실험적으로 검증하는 절차를 의미하며, 이 검증은 안전성 평가뿐 아니라 규제기관 승인 및 실사 대응에서도 핵심 자료로 활용됩니다. ICH Q5A, EMA, FDA의 가이드라인은 모두 바이오의약품 제조 시 바이러스 안전성 확보를 위한 사전 전략으로 Viral Clearance Validation을 수행할 것을 명시하고 있으며, 특히 바이러스 감염의 잠재적 위험이 높은 원료(예: 혈청, 세포은행 등)를 사용하는 경우에는 더욱 철저한 검증이 필요하다고 규정하고 있습니다. 검증 항목은 주로 특정 바이러스를 공정 내 투입한 후 정제 단계를 통과하면서 얼마나 제거 또는 불활화 되었는지를 측정하는 방식으로 이루어지며, 바이러스 종류는 공정 리스크 평가에 따라 선정되며 Enveloped Virus와 Non-enveloped Virus를 모두 포함해야 합니다. 제거/불활화 단계는 일반적으로 pH 처리, 저온 용해(Low pH Treatment), 열처리(Pasteurization), 나노여과(Viral Filtration), 크로마토그래피 등이 사용되며 각각의 공정 단계에 대해 바이러스 Log Reduction Factor(LRF)를 평가하게 됩니다. GMP에서는 Viral Clearance Validation이 단순 시험이 아닌 전체 공정 밸리데이션의 일부로 통합되어야 하며, 사용된 시험 바이러스, 검증 실험 설계, 샘플 분석법, 결과 해석 기준, 문서화 절차가 모두 규정된 SOP에 따라 관리되어야 합니다. 규제기관 실사 시에는 검증 결과뿐만 아니라 바이러스 선택 이유, Spike Test 설계, 회수율 평가, 음성 대조군 결과 등 상세한 시험 설계와 수행 기록까지 함께 요구되며, 제조소는 이를 기반으로 자사 바이오의약품이 바이러스 오염으로부터 안전하게 생산되고 있음을 입증해야 합니다. 따라서 Viral Clearance Validation은 단순 기술적 작업이 아니라, 전체 품질시스템(QMS)의 일환으로 체계적으로 설계되고 관리되어야 하며 이를 통해 글로벌 규제기관의 요구사항에 부합하는 신뢰 가능한 바이오의약품 제조체계를 유지할 수 있습니다.
Viral Clearance 시험 설계 시 고려사항과 핵심 절차
Viral Clearance Validation을 설계할 때에는 공정 리스크 평가, 바이러스 선택, 시험 조건, 샘플링 전략, 시험 민감도 등 여러 요소를 종합적으로 고려하여 설계해야 하며 시험이 실제 제조공정과 동일한 조건에서 수행되어야만 규제기관으로부터 인정받을 수 있습니다. 먼저 시험에 사용하는 모델 바이러스는 공정 중 실제로 오염될 수 있는 위험 바이러스를 반영해야 하며, Enveloped Virus에는 HIV, BVDV, Sindbis 등이, Non-enveloped Virus에는 PPV, MVM, Reovirus 등이 일반적으로 사용됩니다. 모델 바이러스 선정 시에는 바이러스의 안정성, 배양 가능성, 시험 민감도, 안전성 등을 고려해야 하며 검출 한계도 함께 고려되어야 합니다. 시험 설계는 Spike Test 방식으로 진행되며, 이는 검체에 모델 바이러스를 인위적으로 첨가하고 이를 제조공정 조건 하에서 처리한 후, 얼마나 제거되었는지를 평가하는 방식으로 수행됩니다. Spike 농도는 검출한계보다 충분히 높은 수준이어야 하며, 바이러스의 회수율(Recovery Rate)과 공정 샘플의 독성 유무도 함께 검토되어야 합니다. 공정 조건은 실제 제조조건과 동일하거나 보다 보수적인 조건에서 수행되어야 하며, 작은 변화라도 있다면 그것이 결과에 미치는 영향에 대한 정량적 평가가 요구됩니다. 공정단계별 바이러스 제거 능력은 Log Reduction Factor(LRF)로 표현되며, 일반적으로 단일 공정단계에서 4 Log 이상 제거가 이상적으로 간주되며, 전체 공정의 누적 LRF는 6~8 Log 이상을 목표로 설정하는 것이 일반적입니다. 각 공정단계는 독립적인 바이러스 제거 효과를 입증해야 하며, 두 공정이 동일 메커니즘일 경우 중복효과로 간주되지 않을 수 있으므로 설계 단계에서 이 점도 반드시 고려되어야 합니다. 실험 수행 후에는 결과 데이터뿐 아니라 Spike Test 전후의 바이러스 농도 분석, 각 단계별 처리 전후 샘플의 바이러스 생존율, 분석법의 정량범위(Linearity), 정밀도, 회수율 등을 상세히 문서화하여 보고해야 하며 결과 해석 시 모든 공정단계의 기여도를 분리하여 설명할 수 있어야 합니다. 이러한 시험 설계는 단순 시험실 레벨의 작업이 아니라 GMP 하에서 시험 SOP, 원료 사용, 장비 캘리브레이션, 분석법 검증 등이 통합된 절차로 관리되어야 하며, 규제기관 실사 시에는 전체 시험 과정의 타당성과 일관성에 대해 설명할 수 있는 체계적인 자료 준비가 필수적입니다.
Viral Clearance Validation 실무 적용 시 자주 발생하는 오류와 대응 전략
Viral Clearance Validation을 실제 GMP 제조소에서 적용할 때 자주 발생하는 오류는 대부분 시험 설계의 불완전성, 데이터 해석 오류, 문서화 미흡, 시험 조건 불일치에서 비롯되며 이러한 문제들은 규제기관 실사에서 중대한 지적 사유로 이어질 수 있습니다. 가장 흔한 오류는 시험에 사용된 Spike 조건이 실제 제조공정과 일치하지 않거나, Spike 농도가 검출범위와 맞지 않아 결과의 해석이 왜곡되는 경우이며 일부 사례에서는 Spike 처리 후 샘플에서 바이러스의 회수율이 지나치게 낮아 결과 신뢰성이 떨어지거나 바이러스가 공정 조건과 상관없이 자연적으로 감소했음에도 불구하고 공정에 의한 제거로 잘못 해석되는 경우도 있습니다. 또한 공정단계 간 샘플링 지점이 불분명하여 공정 내 바이러스 이동 경로를 추적할 수 없거나, 분석법의 민감도 부족으로 인해 실제로 제거되지 않았음에도 제거된 것처럼 보이는 결과가 나올 수도 있습니다. 문서화 측면에서도 시험 수행자의 기록이 부정확하거나 분석 결과값이 Round 처리되어 Log Reduction Factor의 실제값과 차이가 발생하는 등의 오류가 빈번하며, 시험 보고서 내 바이러스 종류와 공정단계 설명이 일관되지 않거나, Spike Test의 목적과 연계되지 않은 결론이 도출되는 경우도 있습니다. 이러한 오류를 예방하기 위해서는 Viral Clearance Validation을 공정 개발 초기부터 포함한 품질 전략으로 계획하고, 시험계획서(Protocol) 수립 단계에서 QA, QC, 제조, 분석법 개발팀이 모두 참여하여 다각적 검토를 수행해야 하며, 시험에 사용되는 모든 장비는 GMP 기준에 따라 적격성 평가(IQ, OQ, PQ)를 완료하고 사용기록이 보존되어야 하며 분석법은 Validated Method를 사용하고, Spike 회수율, 검출한계, 정밀도 등의 분석 성능 파라미터가 명확히 제시되어야 합니다. 실험 종료 후에는 시험결과를 단순 수치로 보고하기보다는 공정단계별 기여도 분석, 데이터 해석의 과학적 근거, 리스크 평가 결과 등을 함께 포함하여 보고서를 작성하고, 해당 결과가 제품의 바이러스 안전성 확보에 어떻게 기여하는지를 문서화하여 규제기관 실사에 대비해야 합니다. 또한 Viral Clearance Validation 결과는 단 1회 시험으로 끝나는 것이 아니라 공정 변경, 원료 변경, 장비 교체 등 주요 변경이 발생할 때마다 재검토 또는 재시험이 수행되어야 하며 이를 통해 제조소는 바이오의약품의 바이러스 안전성에 대한 지속적 보증 체계를 유지할 수 있습니다.