Peptidomics 기반 바이오의약품 분해산물 모니터링 전략

― “보이지 않는 분해는, 관리되지 않는 위험이다”

 

Peptidomics 기반 바이오의약품 분해산물 모니터링 전략

바이오의약품 개발에서
“분해산물(degradation product)”이라는 단어는
여전히 많은 팀에서 소분자 신약의 언어로 인식된다.

• 불순물 프로파일
• stability-indicating method
• ICH Q1A 기반 stress test

그러나 peptide, protein, antibody 기반 치료제가
임상과 상업화 단계로 진입하면서
분해산물의 개념은 근본적으로 달라지고 있다.

바이오의약품에서의 분해는
단일 화학 구조 변화가 아니라
‘연속적인 peptide landscape 변화’로 나타난다.

이 변화의 흐름을 포착하기 위한 접근이 바로
Peptidomics 기반 분해산물 모니터링이다.

1. 왜 바이오의약품 분해산물에 Peptidomics가 필요한가

1.1 기존 접근법의 구조적 한계

전통적인 바이오의약품 분석은
다음 두 영역으로 나뉘어 왔다.

• Intact mass / subunit analysis
• Targeted peptide mapping

이 방식은
“무엇이 변했는지”를 확인하는 데는 유용하지만,
"어디까지, 어떤 속도로 변하고 있는지"를
연속적으로 추적하기에는 한계가 있다.

1.2 분해는 discrete event가 아니다

바이오의약품에서 분해는 보통 다음과 같은 경로를 따른다.

• proteolytic cleavage
• deamidation / oxidation
• backbone truncation
• linker instability (ADC)

이 과정에서 생성되는 것은
단일 분해산물이 아니라
수십~수백 개의 peptide species다.

Peptidomics는
이 전체 스펙트럼을 “지도(map)”로 인식한다.

2. Peptidomics의 정의를 다시 쓰다

2.1 Omics로서의 peptidomics vs 분석 전략으로서의 peptidomics

학술적으로 peptidomics는
endogenous peptide profiling을 의미하지만,
제약 분석 실무에서의 peptidomics는 다르다.

여기서의 peptidomics는:

• non-targeted / semi-targeted peptide detection
• degradation pathway 중심 분석
• relative abundance 기반 변화 추적

즉, 분해 현상을 시스템 단위로 바라보는 분석 전략이다.

2.2 Targeted peptide mapping과의 결정적 차이

 

항목	Peptide mapping	Peptidomics
접근	predefined peptide	open search
목적	sequence coverage	degradation landscape
유연성	낮음	높음
Unknown 검출	제한적	가능

 

3. 바이오의약품 분해 메커니즘과 Peptidomics 포인트

3.1 Proteolytic degradation

• in vivo catabolism
• ex vivo sample handling
• formulation enzyme contamination

Peptidomics는
cleavage hotspot을 시간 축으로 시각화할 수 있다.

3.2 Chemical degradation (deamidation, oxidation)

• peptide mass shift
• isomer formation
• MS/MS fragmentation 패턴 변화

HRMS 기반 peptidomics는
미세한 mass defect 변화까지 포착 가능하다.

3.3 ADC 및 linker-driven fragmentation

ADC의 경우:

• payload release peptide
• linker-remnant peptide
• partially degraded antibody fragment

이들이 동시에 존재하며,
traditional peptide mapping으로는
전체 그림을 놓치기 쉽다.

4. Peptidomics workflow 설계 전략

4.1 Sample preparation: 가장 중요한 결정

Peptidomics 기반 분해산물 모니터링에서
전처리는 분석 성패를 좌우한다.

핵심 원칙

• degradation을 멈추는 전처리
• artificial cleavage 최소화
• recovery보다 pattern 보존 우선

4.2 Digestion 전략의 선택

• no-digestion (endogenous peptide 유지)
• limited digestion
• dual digestion (trypsin + alternative enzyme)

분해산물 분석에서는
완전 digestion이 오히려 정보를 파괴할 수 있다.

5. LC-MS 설정: 분리보다 coverage

5.1 LC 조건의 재설계

Peptidomics에서는
sharp peak보다 중요한 것은 coverage다.

• long gradient
• shallow slope
• wide retention window

특정 peptide의 분리도보다
전체 분해산물 분포를 안정적으로 관찰하는 것이 목적이다.

5.2 MS acquisition 전략

• DDA: discovery phase
• DIA: longitudinal monitoring
• Hybrid DDA/DIA 전략

분해산물 모니터링에서는
DIA의 재현성이 큰 강점이 된다.

6. Data analysis: peptide ID보다 pathway

6.1 Library 기반 접근의 한계

기존 MS/MS library는
의도된 tryptic peptide 중심이다.

분해산물에서는:

• non-tryptic peptide
• unexpected termini
• modification combinatorial explosion

이 발생한다.

6.2 In silico fragmentation과 open search

Peptidomics에서는
다음 도구들이 필수적이다.

• open modification search
• de novo sequencing
• mass defect filtering

ID 성공률보다 중요한 것은
재현 가능한 변화 패턴이다.

7. Stability study에서의 Peptidomics 적용

7.1 ICH Q1A와의 연결

ICH Q1A는
바이오의약품 분해산물을
명확히 정의하지 않는다.

Peptidomics는

• stress condition별 peptide fingerprint
• time-dependent degradation signature

를 제공해
stability-indicating rationale을 강화한다.

7.2 Forced degradation의 해석 고도화

기존 forced degradation은
“변했다/안 변했다” 수준에 머물렀다.

Peptidomics는

• 어떤 부위가 먼저 무너지는지
• 어떤 조건에서 pathway가 달라지는지

를 설명할 수 있다.

8. In vivo vs In vitro degradation 연결

8.1 임상 시료에서의 적용

Peptidomics는
임상 PK 시료에서도 의미를 가진다.

• circulating peptide fragment
• clearance pathway 추적
• ADA 형성 전 단계 signal

이는 단순 PK를 넘어
mechanistic exposure 이해로 이어진다.

9. Regulatory 관점에서의 전략적 활용

9.1 규제기관이 묻는 질문

• 이 분해산물은 무엇인가?
• 언제, 얼마나 생기는가?
• 임상적 의미는 있는가?

Peptidomics는
모든 질문에 데이터 기반 스토리를 제공한다.

9.2 CMC–Bioanalysis 연결 도구

Peptidomics 데이터는
CMC, formulation, clinical을 연결하는
공통 언어가 된다.

10. 분석팀 실무자 체크리스트

기획

• 분해산물 정의 범위 설정
• monitoring 목적 명확화

개발

• artificial degradation 최소화 검증
• DDA/DIA 전략 병행

해석

• absolute ID 집착 금지
• pathway 기반 해석

결론: Peptidomics는 분석 기술이 아니라 ‘관점’이다

Peptidomics 기반 분해산물 모니터링은
단순히 peptide를 많이 검출하는 기술이 아니다.

그 본질은 다음에 있다.

“바이오의약품이
어떻게 무너지는지를
시간과 조건의 함수로 이해하는 것”

이 관점을 갖는 순간,
분해산물은 더 이상
규제 대응용 불순물이 아니라
개발 전략을 안내하는 신호가 된다.