듀크대 연구진, PK·임상 통합 2단계 모델로 바이오시밀러 개발 기간 단축 제안

바이오시밀러 개발은 통상 약동학(PK) 평가와 환자 대상 임상시험을 순차적으로 진행해야 해 개발 기간과 비용 부담이 크다는 한계가 있었다. 미국 듀크대 웨이징 마이와 샤인-충 차우 연구진은 이 두 단계를 하나의 임상시험 설계로 통합한 '2단계 적응적 통합 모델'을 제안하는 논문을 AAPS 저널에 발표했다. 이 모델은 1단계 PK 데이터에서 산출한 '동등성 지수(BI)'가 임계값을 넘으면 2단계 대규모 임상 없이 개발을 조기 종료할 수 있도록 설계됐다. 판단이 불확실한 경우에는 2단계 환자 임상으로 전환하며, PK와 임상 효과 간 상관관계가 확인되면 두 단계 데이터를 가중 결합한 추정량으로 최종 분석 정밀도를 높인다. 연구진은 두 단계 참여 환자군의 중복 정도(완전·부분·미중복)에 따른 공분산 계산식과, 데이터 종속성으로 인한 제1종 오류 확산을 통제하는 조건부 오류 프레임워크도 함께 정립했다. 5000회 시뮬레이션 결과 기존 신뢰구간 평가 방식은 표본 수가 적을 때 재현성이 낮음에도 동등하다고 오판할 위험이 있었던 반면, 동등성 지수 방식은 이런 위험을 줄이는 것으로 나타났다. 연구진은 표본 수(150명·200명·250명)와 결정 임계값 간 상충 관계를 분석해 임상 성공률과 재현성을 함께 고려한 표본 산출 기준을 제시했다.

듀크대 연구진이 PK·임상 통합 2단계 적응적 모델을 AAPS 저널에 발표
1단계 동등성 지수가 임계값을 넘으면 2단계 임상 없이 개발 조기 종료 가능
환자군 중복 형태별 공분산 계산식과 조건부 오류 프레임워크 정립
5000회 시뮬레이션으로 기존 신뢰구간 방식 대비 오판 위험 확인
표본 수 150·200·250명 기준의 최적 결정 임계값 산출

BioPulse 해설

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약동학(PK): 약물이 체내에 흡수·분포·대사·배출되는 과정을 정량적으로 분석하는 학문 분야
바이오시밀러: 특허가 만료된 오리지널 바이오의약품과 품질·효능이 유사하도록 개발한 복제 바이오의약품
임상시험 단계: 신약이나 바이오의약품의 안전성과 효능을 사람을 대상으로 순차적으로 검증하는 규제상 절차

바이오시밀러는 화학합성 복제약과 달리 세포 배양으로 생산돼 오리지널 약물과 완전히 동일한 구조를 재현하기 어렵기 때문에, 품질 동등성을 입증하기 위한 별도의 약동학·임상 평가 절차가 요구된다. 이러한 순차적 평가 구조는 개발 기간과 비용을 늘리는 요인으로 지적돼 왔으며, 통계학적 모델링을 활용해 시험 설계를 효율화하려는 연구가 학계에서 지속적으로 이뤄지고 있다. 규제기관은 새로운 평가 방법론이 제시되더라도 기존 기준과의 동등성 입증을 요구하는 것이 일반적이다.

Why it matters임상시험 설계 방법론의 변화는 바이오의약품 개발 비용과 기간에 직접 영향을 미쳐, 환자의 약물 접근성과 산업 경쟁 구도에도 파급 효과를 가질 수 있는 분야다.

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