박테리아 엔도톡신 검사법: 재조합 인자 C를 사용해야 할 10가지 이유

면역 세포의 종류 중 하나인 대식세포는 그람 음성 박테리아의 외부 세포벽을 구성하는 지질다당류(LPS) 분자를 이용해 체내에서 해당 박테리아의 존재를 인식합니다. 박테리아 엔도톡신이라고도 불리는 LPS는 면역계에서 심각한 면역반응을 일으켜 발열, 저혈압, 메스꺼움, 쇼크 및 패혈증을 유발할 수 있습니다.

세균성 엔도톡신에 대한 반응은 심각할 경우 치명적일 수 있으므로 환자의 혈류 또는 뇌액과 접촉하는 의료제품에 세균성 엔도톡신이 유입되지 않도록 각별한 주의를 기울여야 합니다^1,2. 안타깝게도, LPS 분자는 실질적으로 거의 모든 환경에 존재하기 때문에 의약품 제조 공정 도중 엔도톡신 오염을 피하는 것은 결코 쉽지 않습니다. 그렇기 때문에 환자의 혈액이나 뇌액과 접촉할 가능성이 있는 의료 기기, 주사제 및 기타 의료용액에는 엔도톡신 오염의 허용 수준에 대한 엄격한 규정이 존재합니다. 따라서, 이러한 제품은 출시하기 전에 엔도톡신 오염에 대한 검사를 받아야 합니다³.

1960년대에 과학자들은 대서양 투구게의 혈액에서 분리된 물질이(Limulus Amebocyte Lysate -LAL)이 박테리아 엔도톡신이 존재하면 응고된다는 사실을 발견했습니다. 약 10년 후, 연구원들은 아시아 투구게에서 분리한 물질(Tachypleus Amebocyte Lysate - TAL)에서도 동일한 일이 발생한다는 것을 발견했습니다. 이들의 발견으로 인해 과학자들은 LAL과 TAL 시약을 사용하여 박테리아 엔도톡신을 검출하는 것을 목적으로 하는 시험법을 고안했으며, 이후 미국 약전이 1983년 해당 방법을 채택하였습니다^2,4.
세 가지 승인된 주요 검사 방법들은 엔도톡신 검사에 LAL과 TAL 시약을 사용합니다. 겔화법(제한적 이고 반정량적), 비탁법, 비색법(평가변수 및 속도론적 분석). LAL/TAL 검사는 모두 비슷한 방식으로 이루어집니다. 박테리아 엔도톡신이 샘플에 존재할 경우 일련의 반응을 일으켜 탁도 또는 색상의 변화가 발생하게 됩니다(그림 1 참조)^4,5.

Amebocyte lysate에는 엔도톡신 검출 과정에 관여하는 단백질 혼합물이 포함되어 있습니다. 인자 C(Factor C)는 박테리아 엔도톡신과 결합함으로써 인자 B라고 불리는 또 다른 단백질을 활성화 하는 바이오-트리거 역할을 합니다. 인자 B는 그 뒤 응고 효소 전구체를 응고 효소로 전환합니다. 이로 인해 생성된 응고 효소는 샘플의 점도, 탁도 혹은 색상을 변화시키고, 이를 검출하여 샘플 내의 엔도톡신 농도를 확인하게 됩니다^4,5.

LAL 및 TAL은 제약 산업에서 널리 사용되지만(주로 엔도톡신을 민감하게 검출할 수 있기 때문에), 이 방법에는 몇 가지 단점이 있습니다. LAL 및 TAL 검사는 위양성에 취약하며, 천연 용해물 시약에서 관찰되는 상대적으로 높은 배치 간의 편차가 신뢰성과 비교 가능성을 감소시킵니다^4,6.
LAL 및 TAL 시약의 가장 중요한 문제는
투구게에서 이 시약들을 얻어야 한다는 점일 것입니다. 대서양 투구게의 개체수는 지난 15년 동안 90% 감소했으며 현재 이 종은 IUCN의 멸종 위기종 레드리스트에 취약한 종으로 등재되어 있습니다. 아시아 투구게의 개체수도 유사하게 영향을 받았으며 현재 위기 수준에 있는 것으로 간주되고 있습니다^6,7.
의약품의 제조 및 판매가 계속 성장함에 따라 엔도톡신 검사 시약에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 투구게의 수가 감소한다는 것은 LAL과 TAL을 사용하여 박테리아 엔도톡신를 검사하는 것은 더 이상 지속 가능하지 않다는 것을 의미합니다. 또한 LAL과 TAL은 특정 지역에서만 생산되며 이에 따라 사용 가능한 지역이 전 세계 중 일부 지역으로 제한되어 있습니다⁶.
당사 의약품의 지속적인 안전성을 보장하기 위해 지속 가능할 뿐더러 광범위한 지역에서 이용 가능하고, 증가하는 엔도톡신 검사의 수요를 충족할 수 있는 대체 엔도톡신 검사법이 필요하다는 사실은 분명합니다.

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