“유전자치료제 역가평가, 전달 넘어 기능으로”…스바르, 새 시험법 가능성 제시

AAV 기반 유전자치료제 생물학적 활성 측정 위한 리포터 세포주 개발 BEBPA Asia서 용량 의존적 반응·상대역가 평가 등 연구 결과 공개 FDA·EMA 규제 변화 속 통합 기능시험 주목…시험 간소화 가능성 제시

유전자치료제 개발이 확대되면서 치료제의 품질을 평가하는 기준도 변화하고 있다. 유전물질이 세포에 얼마나 전달됐는지를 확인하는 데서 나아가, 전달된 유전자가 실제로 의도한 생물학적 기능을 수행하는지를 평가하는 것이 중요해지고 있다.

특히 아데노연관바이러스(Adeno-Associated Virus, AAV) 기반 유전자치료제는 바이러스 벡터의 세포 진입부터 유전자 발현, 단백질 생성, 최종 생물학적 활성까지 여러 단계가 치료 효과와 연관돼 있어 적절한 역가시험(Potency Assay) 개발이 주요 과제로 꼽힌다.

이러한 가운데 스웨덴 생명과학 기업 스바르 라이프사이언스(Svar Life Science)가 AAV 기반 유전자치료제의 생물학적 활성을 정량적으로 측정할 수 있는 리포터 유전자 세포주(Reporter Gene Cell Line) 개발 결과를 공개했다.

스바르는 지난 4일부터 6일까지 인천 영종도에서 개최된 '2026 Asia Bioassay Conference(BEBPA Asia)'에 참가해 AAV 유전자치료제의 역가평가 기술과 실제 시험법 개발 사례를 발표했다.

6일 진행된 발표에서 스바르의 울리히 마이어(Ulrich Mayer) 바이오어세이 기술 매니저는 'AAV 유도 유전자치료제의 역가평가를 위한 강건한 리포터 유전자 세포주 개발'을 주제로, 최근 규제 환경의 변화와 기능적 역가시험의 개발 과정 및 연구 결과를 소개했다.

마이어 매니저는 AAV 기반 유전자치료제의 생물학적 활성을 측정하기 위해서는 치료제의 작용기전(Mechanism of Action, MoA)을 반영하는 시험법이 필요하며, 이러한 기능적 평가가 기존 품질관리 시험을 보완할 수 있다고 설명했다.

유전자 전달부터 최종 생물학적 기능까지…AAV 역가평가의 과제
유전자치료제 시장이 성장하면서 제품의 생물학적 활성을 일관되게 관리하기 위한 분석 기술의 중요성도 높아지고 있다.

스바르가 발표한 자료에 따르면 2026년 2분기 기준 전 세계에서 승인된 유전자치료제는 유전자 변형 세포치료제를 포함해 46개다. 개발 중인 유전자치료제 프로그램은 2217개이며, 유전자·세포·RNA 치료제를 모두 포함한 첨단치료제 개발 프로그램은 3분기 기준 4594개에 달한다.

개발 대상도 희귀 유전질환에서 종양, 신경계 질환 등으로 확대되고 있으며 AAV와 렌티바이러스, 지질나노입자(LNP), 유전자 편집 등 다양한 기술이 활용되고 있다.

이처럼 치료제의 구조와 작용기전이 다양해지면서 단일한 방식으로 모든 제품의 생물학적 활성을 평가하기는 어려워지고 있다.

AAV 유전자치료제의 경우 역가평가 과정에서 크게 네 가지 단계를 고려해야 한다. 먼저 벡터의 유전체 함량과 캡시드 품질을 확인하고, 이후 벡터가 세포에 진입해 유전물질을 전달하는지를 평가한다. 이어 전달된 유전자의 발현 여부와 최종적으로 생성된 유전자 산물이 의도한 생물학적 기능을 수행하는지를 확인해야 한다.

문제는 이러한 단계들이 서로 연결돼 있으면서도 각각 다른 품질 특성을 반영한다는 점이다.

유전자 전달에 성공했더라도 충분한 단백질이 발현되지 않을 수 있으며, 단백질이 생성됐더라도 기대한 생물학적 활성이 나타나지 않을 가능성이 있다.

마이어 매니저는 같은 AAV 전달 기술을 활용하더라도 치료제에 따라 최종적으로 평가해야 할 생물학적 기능은 달라진다고 설명했다.

실제로 유전성 망막질환 치료제 럭스터나(Luxturna)는 RPE65 단백질의 기능, 척수성 근위축증 치료제 졸겐스마(Zolgensma)는 SMN 단백질 발현, 혈우병 B형 치료제 헴제닉스(Hemgenix)는 제9응고인자의 활성이 각각 중요한 평가 대상이다.

따라서 유전자치료제의 역가시험은 단순한 유전자 전달 여부를 넘어 제품별 치료 작용기전을 반영하는 방향으로 개발돼야 한다는 설명이다.

스바르, 망막세포 기반 기능적 역가시험 개발…AAV 반응 정량화
스바르는 이러한 과제를 해결하기 위한 사례로 망막세포 기반 리포터 유전자 시험법 개발 결과를 제시했다.

연구진은 인간 망막색소상피 유래 ARPE-19 세포에 cGMP 반응성 반딧불이 루시퍼레이스(Firefly luciferase) 리포터를 도입해 생물학적 반응을 발광 신호로 전환하는 세포 모델을 구축했다.

cGMP는 망막에서 빛을 감지하고 신호를 전달하는 광신호 전달(Phototransduction) 과정에 관여하는 세포 내 신호전달 물질이다. 일부 유전성 망막질환은 cGMP 조절에 관여하는 효소의 기능 이상과 연관돼 있다.

스바르는 이러한 생물학적 특성을 활용해 AAV에 의해 전달된 유전자의 기능적 활성을 측정할 수 있도록 세포주를 설계했다.

개발된 시험법은 즉시 시험에 사용할 수 있도록 준비된 세포를 활용하며, AAV를 처리한 뒤 72시간 동안 배양해 발광 반응을 측정하는 방식이다.

초기 특성 평가에서 cGMP 유사체인 8-Br-cGMP를 처리한 결과, 농도 증가에 따라 발광 신호가 증가하는 반응이 확인됐다.

반수최대유효농도(EC50)는 약 2.4μM로 나타났으며, 최대 발광 신호의 증가 배수는 107배였다. 반면 cAMP 유사체를 처리했을 때는 반응이 제한적으로 나타나 cGMP 신호전달 경로에 대한 선택성을 뒷받침했다.

이후 연구진은 실제 AAV 벡터를 이용해 시험법의 기능을 평가했다.

특정 유전자를 탑재한 AAV5-GOI를 세포에 처리한 결과, 벡터 투여량이 증가할수록 발광 신호가 증가하는 용량 의존적 반응이 관찰됐다.

반면 대조군으로 사용한 AAV5-GFP에서는 발광 신호가 기저 수준에 가까운 것으로 나타났다.

이는 개발된 리포터 세포주가 AAV에 의한 유전자 전달 이후 발생하는 특정 생물학적 반응을 감지할 수 있다는 개념검증 결과다.

AAV 혈청형에 따른 차이도 확인됐다.

동일한 세포 모델에서 AAV2와 AAV5를 비교한 결과, 두 벡터 모두 100배 이상의 발광 신호 증가를 나타냈다. 다만 EC50은 AAV2가 174, AAV5가 1만3140으로 약 75배의 차이를 보였다.

마이어 매니저는 이러한 결과가 캡시드의 종류와 세포 모델의 특성에 따라 시험 감도와 측정되는 역가가 달라질 수 있음을 보여준다고 설명했다.

이는 특정 AAV가 다른 AAV보다 임상적으로 우수하다는 의미가 아니라, 시험법 개발 과정에서 벡터와 세포 모델의 적합성을 충분히 고려해야 한다는 것을 보여주는 결과다.

스바르는 시험의 재현성과 상대역가 측정 가능성도 평가했다.

동일일 시험에서 정확도는 85~99%, 변동계수(CV)는 4.1~11%로 나타났다. 일자 간 시험에서는 정확도 83~98%, 변동계수 6.5~17%를 보였으며, 세포 로트 간 시험에서는 정확도 92~120%, 변동계수 3.3~20%가 확인됐다.

상대역가 평가에서는 기준 시료 대비 50%, 100%, 200% 수준의 시료를 비교했다. 그 결과, 50% 수준의 시료는 47%, 200% 수준의 시료는 221%로 측정됐다.

연구진은 이를 통해 개발된 시험법이 서로 다른 상대역가 수준을 구분할 수 있음을 확인했다.

다만 이번 연구는 기능적 역가시험의 적용 가능성을 평가한 단계로, 실제 제품의 품질관리와 출하시험에 활용하기 위해서는 추가적인 검증이 필요하다.

FDA·EMA, 제품 특성 반영한 평가 전략 강조…통합 기능시험 가능성 주목
스바르는 이번 발표에서 유전자치료제 역가평가를 둘러싼 규제 환경의 변화도 주요하게 다뤘다.

마이어 매니저는 최근 미국 FDA와 유럽 EMA의 관련 가이드라인 및 규제 문서를 소개하며, 유전자치료제의 작용기전과 품질 특성에 따라 시험 전략을 합리적으로 설계할 수 있는 여지가 확대되고 있다고 설명했다.

특히 2026년 11월 발표된 FDA의 세포·유전자치료제 역가 보증 관련 최종 가이드라인을 주요 사례로 제시했다.

해당 가이드라인은 제품의 생물학적 활성을 적절하게 보증할 수 있다면 모든 작용 단계를 반드시 개별 시험으로 직접 측정할 필요는 없다는 취지의 내용을 담고 있다.

또한 최종 단계의 생물학적 활성을 측정하는 시험법이 앞선 단계의 활성까지 충분히 보증할 수 있는 경우, 해당 시험이 이전 단계의 평가를 포괄할 수 있다는 접근법을 제시했다.

마이어 매니저는 이러한 규제 방향이 일부 유전자치료제에서 통합 기능시험을 활용해 품질관리 시험 체계를 효율화할 가능성을 보여준다고 설명했다.

예를 들어 최종 생물학적 반응이 정상적으로 나타나기 위해 유전자 전달과 발현 과정이 반드시 선행돼야 한다면, 최종 반응을 측정하는 시험법이 여러 생물학적 단계를 함께 반영할 수 있다는 것이다.

EMA 역시 AAV 기반 제품의 감염성 역가시험과 관련해 통합 역가시험이 충분한 근거를 확보한 경우, 일상적인 출하시험에서 별도의 감염성 역가 측정을 생략할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.

다만 이는 모든 유전자치료제에 동일하게 적용되는 규제 완화를 의미하지는 않는다.

제품별 작용기전과 중요품질특성(CQA)을 고려해야 하며, 통합 기능시험이 기존 시험을 대체하려면 감염성 변화에 대한 민감도와 시험 특이성, 안정성 변화를 감지할 수 있는 능력, 재현성 등을 입증해야 한다.

스바르 역시 기능적 역가시험의 개발이 간단한 과정은 아니라고 강조했다.

치료 유전자의 생물학적 기능을 리포터 신호로 연결할 수 있어야 하고, 시험에 적합한 세포 모델을 확보해야 한다. 충분한 AAV 전달 효율과 유전자 발현 수준을 얻기 위해 추가적인 세포공학적 조작이 필요할 수도 있다.

특히 생리학적으로 적합한 세포가 반드시 시험법 개발에 유리한 것은 아니다. 실제 치료 표적과 유사한 세포는 배양이나 유전자 도입이 어려울 수 있으며, 반대로 다루기 쉬운 세포는 치료제의 작용기전을 충분히 반영하지 못할 가능성이 있다.

마이어 매니저는 이번 연구가 AAV에 의해 유도되는 생물학적 활성을 정량적인 발광 신호로 전환할 수 있음을 보여줬다고 평가했다.

이어 통합 기능시험이 실제 품질관리에서 활용되기 위해서는 시험의 생물학적 연관성과 분석 성능을 충분히 입증하는 과정이 중요하다고 설명했다.

이번 스바르의 발표는 AAV 유전자치료제의 품질평가에서 최종 생물학적 기능을 반영하는 시험법의 개발 가능성을 구체적인 실험 결과로 제시했다는 점에서 의미가 있다.

유전자치료제 개발 기술이 다양해지고 규제 당국이 제품별 특성을 반영한 평가 전략을 강조하는 가운데, 작용기전에 기반한 기능적 역가시험이 향후 품질관리 체계에서 어떤 역할을 수행할지 주목된다.