국제공인시험기관의 확대 및 시험결과 신뢰성에 대한 상호인정(World trade organization. Technical barriers to trade, WTO TBT) 등의 국제적 환경변화에 따라 시험의 소급성(Traceability)과 정확, 정밀성 등에 대한 요구가 커지고 있으며, 시간과 공간에 제한되지 않는 측정대상 물질이 갖는 일정한 특성값 유지 등 표준물질에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 물질 생산, 유통, 측정, 시험 등 관련 분야 표준화를 위한 표준물질에 대한 인식이 제고되고 있음에 따라 국제적으로 인증된 표준물질 및 표준물질에 대한 국제적합성(Conformity) 확립 등이 지속적으로 추진되고 있다. 하지만 생물학 분야, 특히 감염병 분야에 활용 가능한 표준물질 생산은 대상 물질에 대한 분류(Category), 생산할 물질에 대한 특성화(Characterization), 생산 공정의 표준화(Standardization) 및 생산한 물질에 대한 특성값/인증값 결정 등 다양한 관점에서 기준을 설정하기가 어려운 실정이므로 별도의 전문영역을 구축해야 할 필요성이 대두되고 있다. 본 글에서는 감염병 진단, 연구 등에 활용 가능한 생물학적 표준물질을 생산 또는 분양하는 국내외 기구의 동향과 이들을 개발하기 위한 국제 적합성 확보를 위한 방안 등을 기술하고자 한다.

Ⅱ. 몸말

  표준물질(Reference materials, RMs)은 기기의 교정이나 측정방법의 평가 또는 재료의 값을 부여하는 데에 사용하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 특성값이 충분히 균일하고 잘 확정되어 있는 재료 또는 물질을 의미하며 포괄적인 용어로 사용된다. 특성값은 어떤 종류의 물질이냐에 따라 정량적이거나 정성적 일수 있으며, 표준물질은 측정시스템의 교정, 측정절차의 평가, 다른 물질에 값을 부여하는 것과 품질관리의 목적으로 사용될 수 있다[1]. 한편, 인증표준물질(Certified reference materials, CRMs)은 인증서가 수반되는 표준물질로, 하나 또는 그 이상의 특성값이 그 특성값을 나타내는 단위의 소급성을 확립하는 절차에 따라 인증되며, 각 인증값에는 표기된 신뢰 수준에서의 불확도(Uncertainty)가 표기된 것을 의미한다[2].

인증표준물질은 측정된 특성값에 대한 정보의 보관 및 전달한다는 측면에서 주어진 역할에 적합하여야 한다. 다음의 기술적 기준이 일반적으로 인증표준물질의 목적에 일치시키기 위해 적용된다. 첫째, 인증표준물질 그 자체가 가진 특성값은 보관, 수송 및 사용의 실제 조건에서 용인할 수 있는 기간 동안 안정적인 것이 바람직하다. 둘째, 인증표준물질은 배치의 일부분에서 측정된 특성값을 불확도의 허용 한도 내에서 그 배치의 다른 어떤 부분에도 적용할 수 있도록 충분히 균질한 것이 바람직하다. 큰 배치에서 불균질한 경우에는 그 배치에서의 단위 물질마다 따로따로 인증할 필요가 있을지도 모른다. 셋째, 인증표준물질의 특성값은 인증표준물질의 최종 용도에 충분한 불확도로 확정되어 있는 것이 바람직하다. 마지막으로, 인증표준물질 및 그 확정된 특성값에 관한 명백한 증거서류(인증서)를 입수할 수 있어야 한다[1, 2, 3].

물리·화학분야의 물질생산 및 인증표준물질로 등록하기 위해서는 국제적 기준 및 가이드가 비교적 잘 적립되어 있으나[1,2] 생물학분야에 활용 가능한 표준물질에 대해서는 공통적으로 적용할만한 기준이나 가이드가 거의 전무한 실정이다. 따라서 생물학분야에 활용 가능한 국제표준물질(International standards, IS)을 새롭게 만들고자 할 경우, 또는 기존의 IS 소진에 대비한 대체 표준물질의 생산 및 공식적인 IS로 물질을 등록하기 위해서는 각 생물학적 물질의 특성을 충분히 반영하여야 한다. 하지만 생물학분야에 활용 가능한 표준물질 생산은 표준물질을 정성 또는 정량적으로 측정할 수 있는 국제적으로 통용되는 대표적인 최상위 시험법이 없고, 측정법 자체가 국제단위계(International system of units, SI)와 소급성(Traceability)을 유지하기 어려우며, 물질의 단위(Unitage)에 대한 불확도(Uncertainty)를 직접적으로 표기하기 어렵다[8]. 이와 같은 생물학 분야에 활용 가능한 표준물질의 특징은 물리·화학분야에서 필수적으로 요구하는 “소급성”과 “불확도”를 표기하기 어렵다는 점에서 다소 충돌되는 부분이 있으며, 두 분야를 총괄하는 세계적인 기구인 ISO(International organization for standardization) 와 WHO/CDC에서는 양쪽 전문 분야의 특징을 충분히 반영한 국제적인 조율이 필요하다.

현재 세계적으로 표준물질에 대한 관심이 고조되고 있으며 최근에는 각국의 대표 연구기관 및 관련 기관들이 표준물질생산기관으로 등록하여 각국의 표준물질에 대한 관리 및 확산에 심혈을 다하고 있다. 현재 세계적인 표준물질 등록 현황은 Industrial(19%), Quality of life(15%), Non-ferrous(15%), Inorganic(15%), Physical(14%),순이며 생물학 및 진단 분야는 3%에 지나지 않다. 또한 바이오 분야에서의 세부적인 표준물질 등록 현황은 임상화학을 포함한 진단/임상 관련 표준물질이 단연 우위를 차지하고 있다(Figure 1)[4].

생물학적 표준물질의 생산 및 도입은 임상진단 분야 및 감염병 분야를 시작으로 세계적으로 개발되고 있으며 이러한 생물학적 표준물질의 경우, WHO가 매년 WHO 생물학적 표준화를 위한 전문가위원회(WHO Expert committee on biological standardization, ECBS)를 통해 국제표준물질(International standards, IS)을 지정하여 관련 내용을 공개하고 있다[4]. 국제표준물질은 국제적으로 여러 실험실(Laboratory)이 참여하여 도출한 공동분석 결과를 바탕으로 물질에 대한 특성이 국제단위계(The international system of units; SI단위)가 아닌, 방대한 시험결과를 바탕으로 단위(Unitage), 즉 생물학적 활성에 해당되는 단위가 부여되며, 지역적, 국가적, 국제적 실험실과 생산업체가 각각 자체 개발한 시험법(in-house) 혹은 참고물질(working reference material)을 보정하기 위한 표준시험법(gold standard)에 활용되고 있다. 현재 전 세계적으로 대표적인 표준물질 분양기관은 영국 국립생물표준통제연구원(National institute for biological standards and control, NIBSC)으로, 총 4개의 분류(Biotherapeutics, Diagnostics, Vaccines, UK stem cell bank)로 구성되어있고 총 800개 이상의 생물학적 표준물질(Biological reference materials)을 공개분양하고 있다[5]. 이와 같이 생물학적 국제표준물질(IS)의 경우, NIBSC는 WHO 국제인증표준물질의 90% 이상을 개발, 생산 및 분양하고 있으며, 이중 감염병 관련 표준물질이 상당 부분을 차지하고 있다(Table 1). 현재 NIBSC에서 분양하고 있는 감염병 관련 생물학적 표준물질에는 Cytokines and Growth factors, Endotoxin, Allergen, Anti-toxins, Influenza 등 세균, 진균, 바이러스 및 이로부터 유래된 핵산, 구성성분물질, 항체 등이 포함된다.

“Diagnostics” category에 포함되는 "Blood borne pathogens"에는 간염바이러스(A, B, C형), 인간면역결핍바이러스(HIV) 등을 포함하여 혈액매개 감염증을 일으키는 33종의 병원체 진단 관련 표준물질이 포함되어 있다. WHO First international standard for hepatitis A virus RNA nucleic acid amplification(NAT) assays(NIBSC code: 00/560)는 RNA 바이러스에 속하는 A형 간염 바이러스(Hepatitis A virus, HAV) 정량 시험법인 NAT assay에 적용가능하며 RNA 바이러스에 대한 표준물질 고유의 정량값을 제공한다. 또한 동일 범주(Category)에 포함되는 “Quality control(QC) reagent”에는 생물학 분야의 대표적인 표준물질로 HIV 항혈청(anti-HIV Quality control reagent)을 들 수 있다. 이는 HIV에 대한 항체 검출시험(Immunoassay)시 QC 물질로 활용가능 하며, EIA (Enzyme immunoassay) 결과 값에 따라 다양한 농도의 표준물질(NIBSC code: 08/B538, 09/B562, 06/B461, 13/B636-01)이 등록되어 있다. Anti-HIV1 Quality control reagent(NIBSC code: 13/B636-01)는 유럽 시험인증을 획득하였고 HIV immunoassay에 활용되는 실험실간 측정결과에 대한 질 평가 등에 활용될 수 있으며, 상기 표준물질을 다양한 상용화된 EIA kit로 측정한 결과 값을 제공한다.

“Vaccines” category에 포함되는 21개 물질중에서는 "Influenza"관련 물질이 가장 많은 수를 차지한다. 다양한 혈청형을 포함한 조류 및 인간 인플루엔자 바이러스주, 백신 개발을 위한 백신주, 항원 및 항혈청 등 약 280종의 표준물질이 포함되어 있다. 이 중에서 WHO International standard(IS) for antibody to influenza H1N1pdm virus(NIBSC code: 09/194)는 2009년에 유행한 인간 인플루엔자 바이러스(혈청형 H1N1)의 항혈청으로부터 제작되었고 바이러스 중화시험(Virus neutralization test, VN), 적혈구응집억제시험(Hemagglutination inhibition test, HI test) 등 인플루엔자 바이러스 관련 시험법에 표준혈청으로 활용될 수 있다.

NIBSC 외에도 표준물질을 생산 및 공급하는 대표적인 기관에는 미국 CDC (Centers for Disease Control and Prevention), 미국 ATCC (American Type Culture Collection), 호주 NATA(National Association of Testing Authorities), 미국 CRP (Critical Reagents Program) 등이 있다.

식품의약품안전처(Ministry of food and drug safety, MFDS)에서는 의약품 국가 검정에 사용할 목적으로 1998년 소마트로핀에 대한 국가표준품을 시범적으로 제조하였으며, 생산한 제품의 품질관리 및 시험의 성능평가 목적으로 5개 항목(세균 백신, 바이러스 백신, 혈액제제, 진단제제, 유전자재조합의약품)에서 총 37품목을 제조하여 관리 및 분양하고 있다[6]. 질병관리본부에서는 국가병원체자원은행을 운영하면서 병원체자원을 특화하여 집중관리하고 국내 보건의료 연구자들을 지원하고 있으며, 2011년부터 인플루엔자 바이러스 및 관련 파생자원을 대상으로 표준물질 개발을 추진해 왔다. 현재 바이러스 12주, 토끼 및 족제비에 대한 항혈청 9종, 단클론 항체 6종을 포함한 27종의 표준품을 개발하여 일반 연구자에게 분양하고 있으며, 2012년부터는 이와 더불어 대표적인 신종인플루엔자 바이러스 국내 분리주 1주를 선정하여 인증표준물질로 개발을 착수하여 진행 중이다[7].

Ⅲ. 맺는 말

  표준물질 및 인증표준물질에 대한 개념은 물리·화학 분야로부터 시작되어서 그 물리적 성상이 비교적 안정하며 인증값이 국제단위계로 표현됨과 동시에 측정불확도 및 소급성 확보가 용이한 특성을 가진다. 반면에 생물학 분야에 활용 가능한 표준물질 및 인증표준물질은 “생물(Biological system)”이라는 내재적인 다양성, 생화학·분자생물학적 분석기법의 "변동성(Variation)" 생산 공정 및 유통과정에서 다른 물질(미생물 등)에 의한 오염가능성 등에 효과적으로 대처할 수 있어야 하고, 생산 과정(공정) 및 완제품에 대한 품질평가의 신뢰성을 보장할 수 있어야 한다. 이와 같이 감염병 분야에 활용 가능한 생물학적 표준물질은 표준화된 공정으로 대량 배양이 어렵고 특성값 부여에 활용되는 생물학적·면역학적 측정방법이 다양하며, 관련 인증표준물질이 없을 경우 소급성을 유지하기 어렵다. 그럼에도 불구하고 감염병 진단, 시험 등에 활용 가능한 표준물질에 대한 필요성은 끊임없이 요구되고 있다. 따라서 국내 감염병 진단 및 시험 분야를 선도하고 있는 질병관리본부에서는 감염병 분야에 활용 가능한 진단법의 표준화, 숙련도 시험에 활용 가능한 표준화된 생물학적 표준물질(인증표준물질)을 개발하여 국제적으로 통용되는 표준물질과의 소급성을 확보하고 의도된 용도에 부합하는 표준물질을 생산하여 관련 연구자 및 진단·검사 실험실 등에 제공함으로서 국내 감염병분야의 표준을 선도해야 할 것이다.

Ⅳ. 참고문헌

1. KS A ISO Guide 34.
2. KS A ISO Guide 33.
3. http://www.who.int/bloodproducts/publications/Final_Prep_Stds_Nov2004.pdf
4. http://www.comar.bam.de/
5. http://www.nibsc.ac.uk/
6. 2010 Annual Report on Korea National Biological Standard. Korea Food&Drug Administration (2011).
7. 주간건강과질병(PHWR), 제6권 제30호(2013.07.26).
8. WHO technical report No. 932 Annex2.