제네릭 의약품 비교생물학적동등성(BE) 시험의 분석실무 전략

– LC-MS/MS 기반 분석이 BE 시험 결과에 미치는 영향과 실무 사례를 중심으로

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서론: 제네릭 의약품과 BE 시험의 중요성

제네릭 의약품은 오리지널 의약품의 특허가 만료된 이후, 동일한 주성분, 동일한 제형, 동일한 효능을 가진 약물을 보다 저렴한 가격으로 공급할 수 있게 하는 중요한 치료 대안입니다. 하지만 아무리 성분이 동일하다고 하더라도, 그 약물이 체내에서 동일한 수준으로 흡수되어 유효 성분의 농도가 동일하게 유지되어야 ‘치료적 동등성’을 확보할 수 있습니다. 이를 입증하기 위한 핵심 과정이 바로 비교생물학적동등성(Bioequivalence, BE) 시험입니다.

이러한 BE 시험의 성공 여부는 결국 정확하고 정밀한 분석결과, 특히 LC-MS/MS 기반 혈중 농도 분석법에 의해 결정됩니다. 이번 글에서는 BE 시험에서 LC-MS/MS 분석이 얼마나 중요한 역할을 하는지, 그리고 실제 분석 과정에서의 함정과 극복 전략은 무엇인지, 분석 실무자의 시각에서 자세히 살펴보겠습니다.

제네릭 의약품 비교생물학적동등성(BE) 시험의 분석실무 전략

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1. BE 시험에서 LC-MS/MS 분석의 결정적 역할

1-1. BE 시험의 기본 구조

BE 시험은 보통 다음과 같은 구조로 진행됩니다:

• Cross-over design: 건강한 성인을 대상으로 오리지널 의약품(Reference, R)과 제네릭 의약품(Test, T)을 일정 기간 차이를 두고 각각 투여
• 혈중 약물 농도 측정: 일정 간격으로 혈액을 채취하여 LC-MS/MS로 분석
• 약동학적 지표 비교: Cmax(최대 농도), AUC(면적)를 비교하여 90% 신뢰구간이 80–125% 범위 내 존재하는지 확인

여기서 LC-MS/MS 분석의 정밀도가 낮거나 결과에 편차가 생기면, 실제로는 동등한 제품임에도 불구하고 비동등(False negative) 판정을 받을 수 있습니다.

1-2. LC-MS/MS가 BE 결과에 미치는 영향

• 오차가 생기면 Cmax 값이 흔들린다 → 평균값 신뢰구간 벗어날 위험
• 추적분석 실패 시 AUC 계산 정확도 저하
• BLQ 데이터 처리 오류 → 낮은 노출값으로 간주되어 부정확한 비교

즉, 분석 정확도 = BE 결과의 핵심 변수입니다.

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2. 분석법 개발 시 BE 시험에 특화된 고려 사항

2-1. 동일 제형 내 carry-over 방지 설계

BE 시험은 R과 T 제형 간 교차 투여되는 구조이기 때문에, 두 제형 간의 cross-contamination(교차 오염) 또는 carry-over(이전 샘플의 잔류 영향) 문제가 빈번하게 발생할 수 있습니다.

실제 사례

• Case A: T 제형의 시료 분석 후 R 제형 시료에서 농도가 미미하게 검출 → 분석 장비 내 carry-over 영향 확인됨
• 조치: Injection 간 blank 시료 주입, needle wash 강화, gradient 조건 재설정

2-2. Matrix effect와 간섭(Interference)의 제거

정량 분석의 핵심은 Matrix 내의 간섭 물질을 제거하는 것입니다. 특히 BE 시험에서는 다양한 개인으로부터 채혈되기 때문에, 개인차에 따른 matrix effect가 분석 결과에 영향을 줄 수 있습니다.

방지 전략

• ISR(Incurred Sample Reanalysis) 도입으로 reproducibility 평가
• 최소 6개 혈장 시료에서 matrix factor 계산 후 정량 값 보정
• Selectivity 평가: 6개 이상의 blank matrix에서 interference 여부 확인

2-3. Endogenous Interference(내인성 간섭) 고려

일부 약물은 내인성 물질과 구조가 유사하거나, 대사체가 간섭을 유발할 수 있습니다. 특히 steroid계 약물이나 대사체 분석에서는 이를 고려해야 합니다.

실무 팁: MS/MS transition 선택 시, endogenous peak와 co-elution이 되지 않는 조건을 설정하고, SRM 대신 MRM 모드 사용으로 특이성 향상 가능

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3. Bioanalytical Validation에서 BE 목적의 강화된 항목

3-1. 정밀도와 정확도 기준

FDA와 MFDS는 다음과 같은 기준을 요구합니다:

• Intra-day & Inter-day Accuracy: ±15% 이내 (LLOQ는 ±20%)
• Precision(CV%): 15% 이내 (LLOQ는 20%)

BE 시험에서는 이 기준을 모든 subject sample에 확장 적용함으로써 데이터 신뢰성을 높여야 합니다.

3-2. Stability 시험의 엄격 적용

• Bench-top, Auto-sampler, Long-term, Freeze-thaw Stability는 최소 3개 batch의 QC 시료에 대해 평가
• 특히 시험 진행 중 동결 해동을 반복하는 상황에 대비해 freeze-thaw cycle을 현실적으로 설정해야 함

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4. 분석법 검증 외 추가적으로 고려할 실무 포인트

4-1. 분석 순서와 Randomization

BE 시험에서는 수백 개의 혈장 시료가 분석되며, 이 때 분석 순서에 따른 bias가 생기지 않도록 Randomized Sample Sequence 설계가 필수입니다.

Tip: Subject 간 시료 순서를 무작위로 섞고, 중간 중간에 QC와 blank를 삽입하여 batch 내 안정성을 확보

4-2. 시스템적 carry-over 모니터링

한 샘플의 고농도 결과가 그 다음 샘플에 영향을 미치는 carry-over는 LC-MS/MS 분석에서 매우 민감한 변수입니다. 이를 방지하기 위해:

• High QC 이후 Blank injection 2회 이상 삽입
• Needle wash solvent에 0.1% formic acid 또는 10% MeOH 혼합 용액 사용
• Carry-over 발생 기준 (e.g., blank 시료가 LLOQ의 20% 초과 시 재분석)

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5. 실무 사례: BE 실패 판정 원인과 분석 재설계

Case Study 1: 특이적 간섭 미제거로 인한 Cmax 과대평가

• 제네릭 의약품 T 제형에서 Cmax 값이 Reference 대비 높게 나와 BE 범위를 초과
• 재검토 결과, 간섭 물질이 LC-MS/MS에서 약물의 fragment ion과 동일하게 검출됨
• MRM transition 수정 + LC gradient 조건 재설정 → 재분석 후 Cmax 정상 범위

Case Study 2: 장비 내 carry-over로 인한 AUC 변동

• 고농도 시료 다음에 분석된 low concentration sample에서 예상보다 높은 농도 검출
• 분석 sequence 재구성 및 system cleaning 후 안정화됨

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6. 결론: 정량 분석의 품질이 BE 시험의 승패를 좌우한다

제네릭 의약품의 시장 진입을 위한 가장 중요한 관문인 BE 시험은 그 자체로 매우 정교한 설계와 분석이 요구되는 복합적 과정입니다. 이 중에서도 LC-MS/MS 기반의 분석 결과는 약동학 파라미터 산출의 출발점이며, 정량 정확도 하나에 따라 수십억 원의 개발 비용이 좌우될 수도 있습니다.

분석 실무자는 단순히 시료를 분석하는 기술자를 넘어, 제네릭 개발의 품질 관문을 책임지는 데이터 생산자입니다. 정밀한 분석법 개발, 검증, 실행에서 오류를 방지하고, 시스템적인 관리 전략을 체계화함으로써, BE 시험의 성공 가능성을 극대화할 수 있습니다.

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마무리하며

제네릭 산업이 점점 더 글로벌화되고, 각국 규제 기관의 요구사항이 강화되는 지금, LC-MS/MS 기반 BE 분석은 단순한 분석을 넘어 전략적인 사고가 요구되는 분야로 진화하고 있습니다. 특히, 오리지널 대비 동등성 입증이라는 명확한 목표 아래, 분석 데이터의 정확성과 일관성은 제네릭 기업의 생존을 좌우하는 핵심 요건입니다.

앞으로도 분석 실무자가 데이터의 본질을 꿰뚫고, 설계부터 검증, 분석까지의 전 과정을 주도적으로 설계해 나갈 때, 진정한 의미의 데이터 기반 BE 성공 전략이 실현될 수 있을 것입니다.