세포치료제 CQA, Potential인지 Non인지 어떻게 나눌 것인가

세포치료제 CMC 문서를 처음 준비하다 보면 비슷한 질문에 부딪힙니다. "이 속성은 CQA로 잡아야 하나, 아니면 공정 모니터링 지표(Key Process Parameter) 정도로 남겨도 되나?" 무균시험이나 세포 생존율처럼 답이 뻔한 항목도 있지만, 세포 형태(Morphology)나 배지 대사산물처럼 애매한 경계에 걸친 항목도 많습니다. 게다가 NK세포, CAR-T, 동종 줄기세포처럼 세포 종류가 달라지면 똑같은 "효능"이라는 단어 아래에서도 실제로 측정해야 할 항목이 완전히 달라집니다. 이 글에서는 CQA의 개념을 다시 짚고, 어떤 속성을 Potential CQA로 잡고 어떤 속성을 Non-CQA로 제외할 수 있는지 판정 기준과 근거 규정을 함께 정리합니다.

CQA란 무엇이고, 왜 "Potential"이라는 말이 붙는가

CQA(Critical Quality Attribute, 중요품질속성)는 의약품의 안전성과 유효성을 보장하기 위해 적절한 한계·범위·분포 내에 있어야 하는 물리적·화학적·생물학적·미생물학적 특성을 뜻합니다. 살아있는 세포를 원료이자 완제품으로 다루는 세포치료제는 합성의약품보다 배치 간 변동성이 크기 때문에, 개발 초기 단계부터 QbD(Quality by Design) 접근법에 따라 CQA를 설정하는 작업이 필수적입니다.

여기서 "Potential CQA"라는 표현이 자주 등장하는 이유가 있습니다. 개발 초기에는 어떤 속성이 실제로 임상적 유효성·안전성에 영향을 미치는지에 대한 데이터가 충분하지 않습니다. 그래서 ICH Q8(R2)의 QbD 원칙에 따라, 확신이 서지 않는 속성은 일단 보수적으로 Potential CQA로 넣어두고 관리하다가, 임상·제조 데이터가 쌓이면서 실제로는 품질에 큰 영향을 주지 않는다는 근거가 확보된 속성만 Non-CQA로 제외(De-risk)하는 전략을 취합니다. 즉 Potential CQA와 Non-CQA를 나누는 기준은 "지금 아는 것"이 아니라 "임상적 영향을 배제할 수 있다는 근거를 얼마나 갖췄는가"입니다.

세포치료제 CQA의 5대 핵심 축

세포 종류나 적응증과 무관하게 거의 모든 세포치료제 CMC 문서에서 공통으로 등장하는 5가지 축이 있습니다. 흥미롭게도 이 다섯 축은 21 CFR 610(생물학적제제 일반기준)이 정하는 Identity(610.14)·Purity(610.13)·Potency(610.10)·Sterility(610.12) 체계와도 상당 부분 겹칩니다.

핵심 속성	확인하려는 것	대표 평가 방법
동일성(Identity)	의도한 표적 세포가 맞는지	유세포분석(Flow Cytometry), 유전자형 분석
순도(Purity)	원치 않는 잔류물·비표적 세포가 없는지	잔류 벡터·사이토카인·비드 측정, 비표적 세포 분율
효능(Potency)	환자 체내에서 기대하는 작용기전(MOA)대로 작동하는지	In vitro 세포독성/살상능 시험, 사이토카인 분비능 측정
안전성(Safety)	미생물 오염이나 종양원성 같은 위해 요인이 없는지	무균시험, 마이코플라스마, 엔도톡신, 핵형 분석
수량 및 생존율(Quantity & Viability)	투여될 살아있는 세포 수가 충분한지	총 세포 수, 생존율(%) — Trypan Blue 등

Potential CQA vs Non-CQA, 공통 항목 판정표

아래는 세포 유형과 무관하게 거의 모든 세포치료제에서 반복적으로 검토되는 품질 속성을 Potential CQA와 Non-CQA로 나눈 예시입니다. 다만 이 분류는 어디까지나 일반적인 출발점이며, 실제로는 제품별 작용기전과 제조 공정에 따라 개별 리스크 평가를 거쳐야 최종 확정됩니다.

분류	품질 속성	판정	판단 근거	관련 규정
안전성	무균성(Sterility)	Potential CQA	미생물 오염은 패혈증 등 치명적 위해로 직결되므로 예외 없이 필수 관리	21 CFR 610.12, USP <71>
안전성	마이코플라스마(Mycoplasma)	Potential CQA	육안으로 확인 불가능한 잠재 오염원이며 환자 안전에 직접 영향	21 CFR 610.30, USP <63>
안전성	엔도톡신(Endotoxin)	Potential CQA	투여 시 급성 발열 반응·쇼크를 유발할 수 있어 한계치 관리 필수	USP <85>
안전성	복제가능바이러스(RCL/RCR)	Potential CQA	바이러스 벡터 기반 제품에서 복제능이 복원되면 종양원성 리스크 발생	USP <1047>, FDA CAR-T 가이던스(2024)
동일성	세포 표면 마커(Surface Markers)	Potential CQA	유세포분석으로 표적 세포임을 확인하는 기본 동일성 지표	USP <1046>
수량	생존 세포 수(Viable Cell Count)	Potential CQA	투여 선량과 직결되며 과소·과다 투여를 막기 위해 관리	USP <1046>
순도	비표적 세포 분율	Potential CQA	동종·자가 면역세포에서 잔류 암세포·비표적 세포는 이식편대숙주질환(GvHD) 등의 리스크	FDA CAR-T 가이던스(2024)
순도	공정 잔류물(배지 성분, 사이토카인, 칼럼 리간드 등)	Potential CQA	세척 후 남은 미량 성분이 환자 면역반응을 유발할 가능성	USP <1043>
효능	In vitro 효능(Potency Assay)	Potential CQA	제품의 작용기전을 대변하는 지표로, 유효성 확보의 핵심	21 CFR 610.10, USP <1046>
제형	삼투압 및 pH	Potential CQA	세포 생존율 유지, 투여 부위 통증·조직 손상 방지를 위해 범위 통제 필요	USP <785>, USP <791>
공정 성능	세포 형태·크기(Morphology/Size)	Non-CQA(Key Parameter)	배양 상태 모니터링에는 유용하나, 임상적 유효성·안전성에 직접 영향을 준다는 근거가 확보되지 않으면 제외	일반 공정 모니터링 지표
공정 성능	배지 대사산물(포도당/젖산)	Non-CQA(Key Parameter)	공정 관리(CPP)와 연계된 지표이나, 완제품 자체의 최종 품질 속성은 아님	QbD 접근(ICH Q8(R2), Q11)

표 중간의 "Non-CQA(Key Parameter)"로 표시한 두 항목이 이 표의 핵심 포인트입니다. 세포 형태나 배지 대사산물은 공정을 들여다보는 데는 분명 유용한 지표(Key Process Indicator)이지만, 그 자체가 변동한다고 해서 환자의 안전성·유효성이 바뀐다는 근거가 없다면 CQA 목록에서 제외하고 공정관리(In-process control) 영역으로 옮기는 것이 QbD의 정석입니다. 다만 이 제외 결정은 문헌이나 자체 실험 데이터(DOE)로 뒷받침되어야 하며, "그냥 관리가 번거로워서" 제외하는 것은 허용되지 않습니다.

세포 유형별로 달라지는 CQA: NK세포·CAR-T·동종 줄기세포

공통 5대 축은 출발점일 뿐이고, 실제 규제 제출 문서에서는 세포 유형과 제조 공정에 따라 추가되는 CQA가 있습니다. 특히 순도(불순물)와 효능 항목은 작용기전(MOA)에 따라 완전히 다른 항목으로 채워집니다.

NK세포(Natural Killer Cell) 치료제

NK세포는 대량 배양 과정에서 먹이세포(Feeder Cell)를 활용하거나, 동종 제품으로 개발할 때 잔류 T세포를 얼마나 엄격히 통제하느냐가 관건입니다.

구분	추가 CQA 항목	판정 사유
불순물	잔류 T세포(CD3+)	동종 NK 투여 시 GvHD 유발 가능성이 있어 완제 내 비율을 극미량으로 통제
불순물	잔류 먹이세포(Feeder Cell)	증식에 사용한 조사(irradiation) 처리 Feeder cell(K562 등)이 완제에 생존 상태로 잔류해서는 안 됨
불순물	잔류 외래 사이토카인(IL-2, IL-15 등)	배양·활성화에 다량 사용되는 사이토카인은 세척 공정 검증 및 잔류량 관리 대상
효능	In vitro 세포 살상능(Cytotoxicity)	표적 암세포주(K562 등)와의 공배양으로 살상 능력을 측정하는 대표적 역가 시험
효능	사이토카인 분비능(IFN-γ, TNF-α 등)	표적 자극 시 항암 면역반응을 유도하는 사이토카인 분비 여부를 정량 측정

자가 T세포(CAR-T 등)

환자 유래 세포이므로 잔류 암세포 리스크와, 유전자 도입 공정에서 발생하는 벡터·편집 관련 불순물 관리가 핵심입니다.

구분	추가 CQA 항목	판정 사유
불순물	잔류 암세포(Residual Tumor Cells)	혈액암 환자의 아페레시스 원료에 섞인 암세포가 제조 중 사멸하지 않고 완제에 남는 것을 방지
불순물	잔류 자성 비드(Anti-CD3/CD28 Beads)	T세포 선택·활성화에 쓰인 비드가 제형 내 한계치를 초과해 잔류하지 않는지 검사
불순물	잔류 플라스미드/엔도뉴클레아제	바이러스 벡터 또는 유전자 가위 편집 후 남은 DNA 단편·잔류 단백질(예: Benzonase) 관리
효능	표적 특이적 세포독성	특정 항원(예: CD19)을 발현하는 표적 세포주에 대한 선택적 살상능 검증
효능	항원 자극 유도 증식능(Proliferation Capacity)	체내 지속성(Persistence)을 가늠하기 위해 표적 항원 자극 시 증식 반응을 평가

동종 줄기세포(MSC 등)

다수 환자에게 투여되는 동종 제품 특성상, 면역원성(거부반응)과 장기 배양에 따른 유전적 안정성이 최우선 관리 대상입니다.

구분	추가 CQA 항목	판정 사유
동일성	ISCT 최소 기준 마커(CD73+/CD90+/CD105+, CD45-/CD34-/CD14 또는 CD11b-/CD79α 또는 CD19-/HLA-DR-)	국제세포유전자치료학회(ISCT)가 제시한 인간 MSC 정의 마커 패널. 배지 부착성·삼계통 분화능과 함께 MSC 동일성의 최소 3대 기준을 구성
불순물	HLA-DR 발현율	동종 MSC는 낮은 면역원성이 전제이므로, 면역 거부반응을 유도하는 마커 발현이 기준치 이하여야 함
불순물	동종 유래 바이러스 및 외래성 인자	공여자가 환자 본인이 아니므로 Master Cell Bank 단계부터 HIV·HBV·HCV·CMV 등 부정시험이 필수
불순물	핵형 및 유전적 안정성(Karyotype)	계대(Passage)를 거듭하는 대량 배양 과정에서 발생 가능한 염색체 이상·종양원성 세포 확인
효능	면역조절능(Immunomodulation Assay)	MSC의 대표 작용기전 중 하나로, IFN-γ 자극 시 IDO 활성이나 PGE2 분비능 등을 측정
효능	삼계통 분화능(Trilineage Differentiation)	조직 재생이 목적이라면 Potential CQA이나, 면역질환 치료가 목적이라면 유효성과 직접 연결되지 않아 Non-CQA로 분류되기도 함

CQA 설정 프로세스: QbD 4단계

Potential CQA 목록을 만드는 작업은 한 번에 끝나는 것이 아니라, 제품 개발 단계를 따라가며 반복적으로 정교해지는 과정입니다.

1. QTPP(Quality Target Product Profile) 정의 — 제품의 작용기전과 임상적 목적(효능, 안전성)을 바탕으로 목표 품질 프로파일을 먼저 수립합니다.
2. 리스크 평가(Risk Assessment) — 어떤 속성이 환자 안전과 치료 효능에 가장 치명적인 영향을 미칠지 평가해 Potential CQA를 도출합니다.
3. CPP(중요공정매개변수)와의 연계 — 설정된 CQA를 만족시키기 위해 배양 온도, 산소 농도, 배지 조성, 동결 속도 같은 공정 변수를 연결하고 Design Space를 설정합니다.
4. 수명 주기 관리(Lifecycle Management) — 임상 1상 등 초기 단계부터 데이터를 축적하고, 상업화 단계로 갈수록 축적된 데이터를 근거로 CQA 허용 범위를 정교화하거나 일부 속성을 Non-CQA로 재분류합니다.

FAQ

Q1. 개발 초기 단계에는 애매한 속성도 무조건 CQA로 잡아야 하나요?
그렇습니다. ICH Q8(R2)의 QbD 원칙은 불확실성이 높은 초기 단계에서는 보수적으로 Potential CQA 범위를 넓게 잡고, 이후 임상·제조 데이터가 쌓이면서 관련 없음이 입증된 항목만 제외하는 방향을 권장합니다.

Q2. 무균시험, 엔도톡신, pH처럼 어느 제품에나 들어가는 항목은 따로 리스크 평가가 필요 없나요?
이런 항목들은 제품 특성과 무관하게 규제기관이 안전성 확보를 위해 사실상 의무적으로 요구하는 "Obligatory CQA"에 가깝습니다. 다만 시험법 자체(예: 신속 무균시험법 도입 여부)는 여전히 밸리데이션과 리스크 평가의 대상입니다.

Q3. 특정 속성을 Non-CQA로 분류하려면 어떤 근거가 필요한가요?
"이 속성이 변하더라도 환자의 유효성·안전성에 영향이 없다"는 점을 과학적 문헌이나 자체 DOE(실험계획법) 데이터로 규제기관에 입증해야 합니다. 근거 없이 관리 부담을 줄이기 위해 제외하는 것은 인정되지 않습니다.

Q4. USP <1032>를 세포치료제 CQA 설정의 메인 근거로 삼아도 되나요?
USP <1032>(Design and Development of Biological Assays)는 효능 시험(Bioassay)에 사용되는 실험실용 세포주의 관리에 초점이 맞춰져 있어, 투여되는 세포치료제 완제품 자체의 CQA를 설정하는 데는 제한적으로만 도움이 됩니다. 완제품 CQA 설정에는 USP <1046>(Cell-Based Advanced Therapies and Tissue-Based Products)을 메인으로 참고하고, 유전자 변형 세포치료제라면 USP <1047>(Gene Therapy Products)을 함께 보는 것이 적절합니다.

참고문헌

• ICH, Q8(R2) Pharmaceutical Development — QbD 개념과 Potential CQA를 리스크 기반으로 좁혀가는 원칙: https://www.ich.org/page/quality-guidelines
• U.S. FDA, 21 CFR Part 610, Subpart B — 생물학적제제의 Identity(610.14)·Purity(610.13)·Potency(610.10)·Sterility(610.12) 일반기준: https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/part-610/subpart-B
• USP General Chapter <1046> Cell-Based Advanced Therapies and Tissue-Based Products — 세포치료제 개발·제조·출하시험 규격 설정 가이드: https://usp.org/node/64421
• USP General Chapter <1043> Ancillary Materials for Cell, Gene, and Tissue-Engineered Products — 배지·사이토카인 등 원부자재 리스크 관리: https://usp.org (USP Gene Therapy Standards 자료)
• USP General Chapter <1047> Gene Therapy Products — 유전자 변형 세포치료제의 벡터·안전성 시험 가이드: https://www.beckman.com/resources/industry-standards/usp-1047
• U.S. FDA, Considerations for the Development of Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Products (Final Guidance, January 2024), Docket No. FDA-2021-D-0404 — CAR-T CMC·비임상·임상 권고사항: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/considerations-development-chimeric-antigen-receptor-car-t-cell-products
• Dominici M, et al. "Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement." Cytotherapy 2006;8(4):315-317 — MSC 동일성 마커(CD73/CD90/CD105 양성, CD45/CD34/CD14 등 음성) 최소 기준의 출처.
• 21 CFR § 610.12 Sterility — 생물학적제제 무균시험 요건: https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/610.12

[주의] USP <1043> 원문은 유료 데이터베이스(USP-NF Online)를 통해서만 전체 열람이 가능합니다. 위 링크는 USP가 공개한 챕터 개요 자료이며, 정확한 규정 문구는 USP-NF 정식 구독을 통해 확인하시길 권합니다.

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• CQA(Critical Quality Attribute)란 무엇인가: 바이오의약품 CMC에서 "관리해야 할 것"을 정하는 방식 — https://biobambooforest.blogspot.com/2026/07/cqa-critical-quality-attribute-cmc.html