세포 계수 표준 이해하기: ISO 20391-1

세포 카운팅 방법에 대한 일반 지침

서론: 왜 세포 계수 표준이 필요한가

세포 카운팅(cell counting)는 생명과학 연구와 임상 진단에서 가장 기초적이면서도 결정적인 과정입니다. 연구자가 새로운 약물의 효과를 검증할 때, 환자의 혈액 샘플에서 면역 세포 수를 분석할 때, 줄기세포 연구에서 세포 배양 상태를 모니터링할 때, 모두 세포 수 측정이 출발점이 됩니다. 즉, cell counting 데이터는 단순한 숫자가 아니라 연구와 임상의 신뢰성을 좌우하는 핵심 데이터입니다.

문제는 이 과정이 항상 정확하지 않다는 것입니다. 같은 샘플을 두고도 연구자마다, 실험실마다 다른 결과가 나올 수 있습니다. 세포 계수법이 다양하고, 장비와 시약, 환경 조건도 다르기 때문입니다. 잘못된 데이터는 연구 성과를 왜곡하거나 재현성을 떨어뜨리고, 임상 현장에서는 환자 안전에까지 치명적인 영향을 줄 수 있습니다.

특히 최근에는 자동화 세포 카운팅 장비의 사용이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 연구 효율을 높이고 사람 손의 편차를 줄일 수 있다는 장점 때문에, 제약사와 연구소, 임상 기관에서 자동화 장비를 적극적으로 도입하고 있습니다. 더 나아가, 세포치료제와 같은 첨단재생의약품이 GMP(우수 의약품 제조 및 품질관리 기준) 환경에서 제조되면서, 세포 카운팅 데이터는 단순 연구용이 아니라 규제 기관 심사와 환자 치료에 직접 연결되는 핵심 품질 관리 데이터가 되었습니다.

이처럼 세포 카운팅 데이터의 영향력이 커짐에 따라, 글로벌 연구자와 규제 기관은 오래전부터 “세포 카운팅 결과를 어떻게 표준화하고 검증할 것인가?”라는 문제를 고민해 왔습니다. 그 해답으로 제정된 것이 바로 ISO 20391 시리즈입니다. ISO 20391은 세포 계수법에 대한 공통 언어와 검증 기준을 제시합니다. 그 중에서도 “ISO 20391-1은 세포 수 측정 전반에 관한 일반 지침(General Guidance)”을 제공하여, 연구자들이 반드시 고려해야 할 기본 요소들을 정의합니다. 이번 글에서는 ISO 20391-1의 주요 개념과 구조를 살펴보고, 연구 현장에서 어떤 의미를 가지는지 설명하겠습니다.

ISO 20391-1의 목적

ISO 20391-1의 가장 큰 목적은 세포 카운팅 데이터의 신뢰성과 재현성을 보장하기 위한 국제적으로 일관된 기준을 제공하는 것입니다.

• 공통 언어 확립 : 정확도(Accuracy), 정밀도(Precision), 불확도(Uncertainty) 같은 용어를 명확히 정의해, 연구자·장비 제조사·규제 기관이 동일한 의미로 소통할 수 있게 합니다.
• 연구 재현성 향상 : 동일 샘플을 다른 연구실에서 측정해도 유사한 결과가 나오도록 기준을 제시합니다.
• 규제 및 학술적 신뢰성 : 임상 연구나 신약 개발 과정에서 데이터 신뢰성을 국제적으로 인정받을 수 있도록 지원합니다.
• 장비 검증 프레임워크 제공 : 장비 설치에서 실제 실험 적용까지 일련의 검증 절차(IQ/OQ/PQ)를 통해, 연구자가 장비 성능을 스스로 입증할 수 있게 합니다.

요약하면 ISO 20391-1의 목적은 “데이터 신뢰성을 위한 최소 기준이자, 국제적 신뢰성을 확보하기 위한 기본 언어와 검증 틀 제공”입니다.

ISO 20391-1의 주요 개념 (Key Concepts)

ISO 20391-1은 세포 카운팅 QC에서 반드시 고려해야 할 세 가지 핵심 개념을 정의합니다.

1. 정확도 (Accuracy)

• 정의 : 측정 값이 실제 참 값에 얼마나 근접한가
• 예 : 세포 농도가 실제로 1 × 10⁶ cells/mL 일 때,
  • 측정값이 0.95 × 10⁶ → 정확도가 높음
  • 측정값이 0.70 × 10⁶ → 정확도가 낮음.

2. 정밀도 (Precision)

• 정의 : 동일 샘플을 반복 측정했을 때 결과가 얼마나 일관되게 유지되는 가.
• 예 : 같은 샘플을 5번 측정했을 때,
  • 결과가 0.98, 1.00 , 1.01, 0.99, 1.02 × 10⁶ cells/mL → 값이 좁은 범위에 모여 있음. → 정밀도가 높음.
  • 결과가 0.80, 1.10 , 0.65, 1.20, 0.75 × 10⁶ cells/mL → 값이 넓게 흩어져 있음. → 정밀도가 낮음.

정확도(Accuracy)와 정밀도(Precision)의 개념적 차이: 참값과의 근접성(정확도) vs 반복 측정 값의 일관성(정밀도)

3. 불확도 (Uncertainty)

• 정의: 모든 측정 값에는 오차 범위가 존재한다는 개념
• ISO는 이 불확도를 수치로 표현할 것을 권장.
• 예 : 세포 측정 결과가 1.0 × 10⁶ ± 0.05 × 10⁶ cells/mL 라면,
  • 실제 값은 0.95 ~ 1.05 × 10⁶ cells/mL 범위 안에 있을 가능성이 높음.
• 따라서 불확도는 값 자체보다 ‘범위’를 알려주는 정보

불확도(Uncertainty) 예시: 측정값(1.0 × 10⁶ cells/mL)과 오차 범위(±0.05 × 10⁶)를 함께 표시하여 실제 값이 존재할 수 있는 구간을 보여줌

즉, Accuracy는 “얼마나 맞았는가”, Precision은 “얼마나 일관되는가”, Uncertainty는 “오차 범위가 얼마인가”를 의미합니다. 이 세 개념은 데이터의 신뢰성을 설명하는 기본 언어로, ISO 20391-1을 이해하는 핵심입니다.

ISO 20391-1의 절차 (IQ/OQ/PQ)

ISO 20391-1은 세포 카운팅 장비가 연구 환경에서 제대로 작동하는지 확인하기 위해 세 단계의 절차를 제시합니다.

1. IQ (Installation Qualification) – 설치 자격 평가

• 장비가 설치 환경에 적합하게 세팅 되었는 지 확인
• 예 : 전원, 온도, 소프트웨어 버전, 설치 공간 점검.
• 왜 중요한가? : 설치 단계에서 오류가 있으면 이후 모든 결과에 오류가 누적됨.

2. OQ (Operational Qualification) – 운영 자격 평가

• 장비가 정상적으로 작동하는 지 검증
• 예 : 장비에 내장된 표준 테스트 실행, 이미지 캡처 및 분석 기능 정상 작동 확인.
• 왜 중요한가? : 실험 전 기본 성능을 확인해 오류를 사전에 차단할 수 있음.

3. PQ (Performance Qualification) – 성능 자격 평가

• 실제 실험조건에서 장비가 성능을 발휘하는 지 확인
• 예 : 다양한 세포 샘플을 측정했을 때 정확도·정밀도·불확도가 규정 범위 내에 있는 지 검증.
• 왜 중요한가? : 실제 조건에서 성능을 보증해야 연구나 임상 적용이 가능.

IQ/OQ/PQ 절차: 설치 → 작동 → 성능 평가의 단계적 품질 관리 프로세스

IQ/OQ/PQ 절차는 “장비가 단순히 켜지는가?”에서 출발해 “연구 목적에 맞게 제대로 데이터를 내는가?”까지 점검하는 3단계 보증 체계입니다.

표준물질(Reference Material)의 중요성

ISO 20391-1은 세포 카운팅 결과를 객관적으로 검증하기 위해 Reference Material(표준물질) 사용을 권장합니다.

• Reference Materials은 세포 농도와 생존율(viability)이 명확하게 정의된 검증용 시료로, 장비가 올바른 결과를 내는지 판단하는 기준점 역할을 합니다.
• 예를 들어, 특정 Reference Material의 실제 농도가 1.0 × 10⁶ cells/mL이고 생존율이 90%로 정의되어 있다면, 장비 측정 결과가 이 기준과 얼마나 일치하는지를 확인함으로써 장비 성능을 평가할 수 있습니다.

하지만 현실적인 제약도 분명히 존재합니다.

• 비용 부담 : Reference Materials은 특수 제작되어 가격이 높고, 연구 예산을 크게 압박할 수 있습니다.
• 공급의 제한 : 모든 연구실에서 쉽게 구할 수 있는 시료가 아니며, 일부 국가나 기관에서 따라 조달이 어렵습니다.
• 관리의 어려움 : Reference Material은 보관 조건(온도, 보관 용기 등)에 민감하여 장기 사용이 쉽지 않습니다.

즉, ISO가 제시하는 Reference Material 기반 검증 방식은 원칙적으로 이상적이지만, 실제 연구자가 일상적인 실험 속에서 활용하기에는 여러 현실적 제약이 따릅니다. 이러한 한계를 보완하기 위해, 최근에는 Validation Slides와 같은 보다 실용적인 대안이 주목받고 있습니다.

ISO 20391-1의 장점과 한계

장점

• 국제적으로 통일된 세포 카운팅 QC의 공용 언어를 제공합니다.
• 정확도(Accuracy), 정밀도(Precision), 불확도(Uncertainty) 같은 핵심 개념을 정의해 연구자 간 소통을 용이하게 합니다.
• 데이터 비교 가능성이 확대되어, 다른 연구실이나 기관과 결과를 표준화된 언어로 공유할 수 있습니다.

한계

• 규정이 원칙 중심이어서, 실제 연구 현장에서 QC를 어떻게 설계하고 실행할지는 연구자 몫으로 남습니다.
• Reference Material의 확보와 관리가 현실적으로 까다롭습니다.
• 반복 검증 절차(예: 실험 설계, 통계 분석)를 연구자가 직접 수행해야 하는 부담이 있습니다.

결론

ISO 20391-1은 세포 카운팅 QC를 위한 출발점이 되는 국제 표준입니다.
정확도(Accuracy), 정밀도(Precision), 불확도(Uncertainty)라는 핵심 개념을 정립하고 IQ/OQ/PQ 절차를 제시함으로써, 연구자들이 데이터를 국제적으로 인정받을 수 있는 기준에 맞춰 관리할 수 있도록 합니다.

다만 Reference Material 확보와 절차 실행에는 현실적 어려움이 따르기 때문에, 연구자들은 ISO 20391-1을 기본 원칙으로 삼아 각자의 연구 환경에 맞는 QC 방안을 설계해야 합니다. 이 과정에서 Validation Slides와 같은 대안적 접근이 중요한 역할을 할 수 있으며, ISO 규정을 실제 실험실 현장에 적용 가능한 절차로 연결해 줍니다.

결국 ISO 20391-1은 단순한 권고안이 아니라, 세포 카운팅 데이터 품질을 보장하는 필수 기준으로 자리 잡을 것이며, 이러한 기준은 연구자들이 일상적으로 사용할 수 있는 검증 도구와 함께할 때 더욱 강력한 의미를 갖게 됩니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. ISO 20391-1은 연구자에게 어떤 점에서 도움이 되나요?

A. ISO 20391-1은 세포 카운팅의 정확도(Accuracy), 정밀도(Precision), 불확도(Uncertainty)라는 핵심 개념을 명확히 하고, IQ/OQ/PQ 절차를 통해 장비 성능을 단계적으로 검증할 수 있는 틀을 제공합니다. 이를 통해 연구자는 데이터 신뢰성을 국제적으로 인정받을 수 있는 기준에 맞게 관리할 수 있습니다.

Q2. Reference Material은 꼭 사용해야 하나요?

A. ISO는 Reference Material 사용을 권장하지만, 현실적으로 비용·공급·관리 측면에서 어려움이 많습니다. 따라서 필수는 아니며, 연구자는 가능한 범위 내에서 활용하거나 Validation Slides 같은 대안을 고려할 수 있습니다.

Q3. ISO 20391-1을 연구실에서 당장 적용할 수 있을까요?

A. ISO 20391-1은 개념적·원칙적 틀을 제시하는 문서입니다. 즉, “무엇을 고려해야 하는가”를 알려주지만, 구체적인 QC 방법까지 단계별로 설명하지는 않습니다. 따라서 연구자는 해당 원칙을 참고하여 자신의 연구 환경에 맞는 QC 프로토콜을 별도로 설계해야 합니다.

Q4. 왜 ISO 20391-1이 지금 중요할까요?

A. 최근 자동화 세포 카운팅 장비 사용이 늘고, GMP 환경에서 세포치료제 제조에 세포 카운팅 데이터가 직접 활용되고 있기 때문입니다. 데이터 신뢰성이 환자 안전과도 직결되기 때문에, 국제적으로 통일된 표준을 따르는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.

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