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Potency는 무엇일까?

"이 신약, 효과가 좋다던데 정확히 뭐가 좋다는 거지?"

제약이나 바이오 분야 기사를 읽다 보면 potency(포텐시)라는 단어가 자주 등장합니다. 한글 자료에서는 "효력"이나 "역가"로 번역되는데, 막상 정확한 의미를 물어보면 설명이 애매해지는 경우가 많습니다. 효과가 강하다는 뜻인지, 양이 적다는 뜻인지 헷갈리기 때문입니다.

오늘은 이 개념을 명확하게 정리해 보겠습니다. 이 글은 potency와 그 사촌 개념인 efficacy(약효)를 구분하는 데서 시작해서, 실제 바이오 의약품 품질관리(QC)에서 potency를 어떻게 측정하는지까지 다룹니다. 다음 글에서는 그 측정 방법의 핵심인 parallel line analysis와 PLA 소프트웨어 분석으로 이어갈 예정이니, 이번 글은 기초를 다지는 단계로 읽어주시면 됩니다.

Potency란 무엇인가

Potency는 일반적으로 힘이나 영향력, 효과의 강도를 뜻하는 단어입니다. 그런데 약리학에서는 의미가 조금 더 구체적입니다. 어떤 약물이나 물질이 특정한 생물학적 반응을 일으키는 데 필요한 용량의 크기와 관련된 개념입니다.

쉽게 말하면 "얼마나 세게 작용하느냐"가 아니라 "얼마나 적은 양으로 작용하느냐"에 가깝습니다. 같은 효과를 내는 데 더 적은 양이 필요한 약물일수록 potency가 높다고 말합니다. 반대로 같은 효과를 내려고 더 많은 양을 투여해야 한다면 potency가 낮은 것입니다.

이 개념을 실험적으로 측정할 때 가장 많이 쓰는 지표가 EC50입니다. EC50은 최대 반응의 절반(50%)을 이끌어내는 데 필요한 약물 농도를 의미합니다. 어떤 항체 의약품의 EC50이 1nM이고, 경쟁 물질의 EC50이 10nM이라면, 앞의 약물이 10배 더 적은 농도로 같은 절반 반응을 만들어낸다는 뜻이니 potency가 더 높다고 해석합니다.

참고로 약물이 어떤 작용을 억제하는 경우에는 EC50 대신 IC50이라는 표현을 씁니다. 수용체 결합을 막는 약물이라면 IC50, 결합을 촉진하는 약물이라면 EC50을 측정한다고 이해하면 됩니다. 단백질 결합을 억제하는 항체 의약품의 특허 문서에서는 potency를 "정해진 강도의 효과를 만드는 데 필요한 화합물의 양"으로 정의하면서, 그 양이 적을수록 potency가 높다고 명시한 사례를 흔히 볼 수 있습니다.

Potency와 Efficacy, 헷갈리는 두 개념 구분하기

Potency를 설명할 때 거의 항상 같이 등장하는 단어가 efficacy(약효)입니다. 둘 다 "약이 잘 듣는다"는 느낌을 주지만, 측정하는 대상이 다릅니다.

  • Potency는 특정 효과를 내는 데 필요한 용량의 크기와 관련됩니다. EC50 값이 낮을수록 potency가 높습니다.
  • Efficacy는 약물이 낼 수 있는 최대 효과(Emax)의 크기를 의미합니다. 용량을 얼마나 늘리든 더 이상 반응이 커지지 않는 지점이 efficacy를 결정합니다.

그래서 potency가 높다고 해서 efficacy도 반드시 높은 것은 아닙니다. 실제로 항고혈압제인 칸데사르탄과 이르베사르탄을 비교한 연구에서는, 칸데사르탄의 EC50 값이 더 낮아서 더 적은 용량으로 동일한 반응을 끌어낸다는 점이 확인됩니다. 즉 칸데사르탄이 더 potent한 약물입니다. 하지만 두 약물의 Emax 값은 비슷했는데, 이는 두 약물이 도달할 수 있는 최대 효과, 즉 efficacy는 거의 동등하다는 뜻입니다.

정리하면 potency는 "얼마나 적게 써도 되는가"의 문제이고, efficacy는 "최대로 얼마나 효과를 낼 수 있는가"의 문제입니다. 용량을 줄이는 데 관심이 있다면 potency를, 약효의 한계치에 관심이 있다면 efficacy를 봐야 합니다.

왜 EC50보다 potency라는 표현이 덜 선호될까

흥미로운 점은, 과학 문헌에서는 potency라는 용어 자체보다 EC50이라는 구체적 수치를 더 선호하는 경향이 있다는 사실입니다. Potency라는 단어는 정성적이고 다소 모호한 표현으로 여겨지기 때문에, 같은 의미를 정량적으로 나타낼 수 있는 EC50을 더 정확한 지표로 취급합니다.

실무에서는 이 둘을 혼용해서 씁니다. "이 후보물질의 potency가 높다"고 말할 때는 보통 EC50 또는 IC50 수치가 낮다는 뜻을 함축합니다. 바이오의약품 개발 문서나 특허에서는 potency를 정의하면서 그 값을 IC50(나노몰 단위)으로 표기하는 방식이 일반적입니다.

바이오의약품에서 Potency가 중요한 이유

화학 합성 의약품과 달리 항체나 단백질 같은 바이오의약품은 생산 배치(batch)마다 활성이 미세하게 달라질 수 있습니다. 같은 분자라도 배양 조건, 정제 공정에 따라 생물학적 활성이 흔들릴 수 있다는 뜻입니다. 그래서 바이오의약품 품질관리에서는 단순히 단백질 농도를 재는 것만으로는 부족하고, 그 단백질이 실제로 의도한 생물학적 반응을 얼마나 잘 일으키는지를 직접 측정해야 합니다. 이 측정을 수행하는 절차가 potency assay(역가 시험)입니다.

Potency assay는 살아있는 동물이나 세포를 이용하는 in vivo 방식과, 세포 배양이나 발광·흡광도 측정 같은 실험실 기반의 in vitro 방식으로 나뉩니다. 실무에서는 재현성과 처리 속도 면에서 유리한 in vitro 방식이 더 자주 쓰입니다.

이때 측정 방식은 두 가지로 나눌 수 있습니다.

  • 절대 potency assay: 시험 물질 자체의 EC50 또는 IC50 값을 독립적으로 측정합니다.
  • 상대 potency assay: 시험 물질을 기준 표준품(reference standard)과 같은 조건에서 비교하여, 표준품 대비 몇 배의 potency를 갖는지를 산출합니다.

상대 potency assay가 더 많이 선호되는 이유는, 실험마다 발생하는 변동성(시약 상태, 장비 차이 등)을 표준품과 동시에 비교함으로써 상당 부분 상쇄할 수 있기 때문입니다. 절대 potency assay는 표준품을 안정적으로 유지하기 어려운 상황, 예를 들어 표준품 자체가 빨리 변질되는 경우에 차선책으로 사용됩니다.

다음 편 예고: Parallel Line Analysis

여기까지가 potency의 기본 개념입니다. 그런데 "표준품과 시험품을 비교해서 상대 potency를 구한다"는 말은, 실제로는 통계적으로 꽤 엄격한 절차를 거칩니다. 두 dose-response 곡선이 진짜로 비교 가능한 형태인지부터 검증해야 하는데, 이 검증 과정의 핵심이 바로 parallel line analysis(평행선 분석)입니다.

다음 글에서는 parallel line analysis가 무엇인지, 왜 평행성(parallelism) 검증이 상대 potency 산출의 전제조건이 되는지, 그리고 PLA 소프트웨어로 이 분석을 어떻게 실제로 수행하는지까지 차례로 다뤄보겠습니다.

FAQ

Q. Potency가 높다는 게 무조건 더 좋은 약이라는 뜻인가요?
A. 아닙니다. Potency는 적은 용량으로 효과를 낸다는 뜻일 뿐, 안전성이나 최대 효과(efficacy)와는 별개의 지표입니다. 종합적인 판단에는 efficacy, 부작용, 약동학 등 다른 요소도 함께 고려해야 합니다.

Q. EC50과 IC50은 어떻게 다른가요?
A. 둘 다 최대 반응의 50%를 만드는 농도를 가리키지만, 약물이 반응을 촉진하면 EC50, 억제하면 IC50이라는 표현을 씁니다.

Q. 왜 바이오의약품은 화학 합성 의약품보다 potency 측정이 더 까다롭나요?
A. 화학 합성 의약품은 분자 구조가 고정되어 있어 농도만 측정하면 충분한 경우가 많습니다. 반면 단백질·항체 같은 바이오의약품은 생산 배치마다 3차원 구조나 변형 상태가 미세하게 달라질 수 있어, 농도와 별개로 실제 생물학적 활성을 직접 측정하는 절차가 필요합니다.

참고문헌

  1. Quantics Biostatistics, "Understanding Absolute and Relative Potency Assays for Optimal Results" — EC50/ED50 기반 potency 정의와 절대·상대 potency assay의 차이를 설명합니다.
  2. PubMed, "The reciprocal EC50 value as a convenient measure of the potency of a compound in bioactivity-guided purification of natural products" — 약리학에서 potency를 EC50으로 표현하는 관행과 그 한계를 다룹니다.
  3. JoVE, "Dose-Response Relationship: Potency and Efficacy" — 칸데사르탄·이르베사르탄 비교를 통한 potency와 efficacy의 구분을 설명합니다.
  4. Wikipedia, "EC50" — EC50의 정의와 dose-response 곡선에서의 의미를 설명합니다.
  5. 미국 특허문서(ALK7 binding proteins and uses thereof 등) — potency를 IC50(nM 단위)으로 정의하는 산업계 표기 관행을 보여줍니다.
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