ISO 클린룸 분류는 배양육 생산 중 공기 청정도를 유지하여 제품 안전성을 보장하고 오염 위험을 최소화하는 데 필수적입니다. 이러한 표준이 어떻게 적용되는지 간단히 살펴보겠습니다:
- ISO 14644-1:2015는 공기 중 입자 한계(0.1–5 µm)를 기준으로 ISO 클래스 1(가장 깨끗함)부터 ISO 클래스 9(가장 느슨함)까지 클린룸 등급을 정의합니다.
- 배양육 생산에는 일반적으로 다음이 필요합니다:
- ISO 클래스 5: 시드 단계 및 초기 배양을 위해, 입자(≥0.5 µm) 최대 3,520개를 허용합니다.
- ISO 클래스 6: 바이오리액터 작업을 위해, 입자(≥0.5 µm) 최대 35,200개를 허용합니다.
- ISO 클래스 8: 수확 및 이송을 위해, 입자(≥0.5 µm) 최대 3,520,000개를 허용합니다.
- HEPA 필터, 공기 흐름 제어 및 압력 캐스케이드는 청결을 유지합니다. 더 높은 공기 교환율 ( e.g., 240–360 per hour for ISO Class 5) are used in stricter environments.
- 클린룸은 배양육에 매우 중요합니다. 오염이 발생하면 배치가 파괴되어 재정적 손실과 안전 문제를 초래할 수 있습니다.
클린룸 사용과 폐쇄형 바이오리액터 시스템 간의 균형을 통해 비용을 절감하면서 안전 기준을 충족할 수 있습니다. 예를 들어, 폐쇄형 시스템은 비용이 많이 드는 ISO 5 환경에 대한 의존도를 최소화하여 생산을 보다 경제적으로 만듭니다.
핵심 요점: 클린룸 분류와 적절한 환경 제어는 특히 세포 파종과 같은 고위험 단계에서 안전하고 효율적인 배양육 생산에 필수적입니다.
배양육을 위한 ISO 클린룸 등급
배양육 생산 단계에 대한 ISO 클린룸 분류
배양육 생산은 세 가지 주요 ISO 클린룸 분류 - Class 5, Class 6, Class 8에 의존합니다.각각은 다양한 생산 단계에서 특정 오염 위험을 해결하도록 설계되어 있으며, 제품 안전과 운영 비용 모두에 영향을 미칩니다.
이러한 기준을 유지하기 위해, 시설은 종종 오염된 공기가 중요한 지역으로 들어오는 것을 방지하기 위해 압력 계단을 생성하는 층별 방 설계를 사용합니다 [9]. Dr Heiko Baumgartner는 "5에서 7등급은 주로 식품 생산에 사용됩니다"라고 강조하며, 배양육 제조에서의 중요성을 강조합니다. 아래는 각 ISO 등급이 이 과정에 어떻게 적용되는지에 대한 분석입니다.
ISO Class 5: 씨앗 단계 및 초기 배양
ISO Class 5는 배양육 생산에서 가장 깨끗한 환경을 나타내며, 입자(≥0.5 µm) 3,520개 이하 [5] [7]가 허용됩니다. 씨앗 단계에서는 가장 작은 오염도 전체 배치를 위태롭게 할 수 있습니다.
이 수준의 청결을 달성하기 위해, 시설은 단방향(층류) 기류를 0.3–0.5 m/s의 속도로 사용하며, 시간당 240–360회의 공기 교환 [8] [3][5]과 결합합니다. 이러한 조건은 EU GMP Grade A/B 표준(휴식 시)과 일치합니다 [5]. 높은 공기 교환율은 입자의 지속적인 제거를 보장하여, 세포 접종 및 취급과 같은 중요한 작업 중 무균 상태를 유지합니다.
ISO Class 6: 바이오리액터 운영
ISO Class 6 클린룸은 Class 5보다 덜 엄격하여, 입방 미터당 최대 35,200개의 입자(≥0.5 µm)를 허용합니다. 이 구역은 시간당 90–180회의 공기 교환으로 운영되며, 엄격한 제어와 실용적인 사용성을 균형 있게 유지합니다 [5][7][8][3].단방향 및 비단방향 기류 방법 모두 사용할 수 있습니다 [8][3].
GOOD Meat Inc.는 FDA 상담 문서에서 세포 확장 과정이 HEPA 필터와 차압 시스템이 장착된 클린룸에서 이루어지며, 생물제약 표준을 준수한다고 강조했습니다 [6]. 이는 ISO Class 6 환경이 대규모 세포 성장을 지원하면서 청결을 유지하는 방법을 보여줍니다.
ISO Class 8: 수확 및 전환
ISO Class 8은 배양육 생산에 사용되는 가장 제한이 적은 분류로, 입자(≥0.5 µm)가 입방 미터당 최대 3,520,000개까지 허용됩니다 [5] [7]. 이 높은 기준에도 불구하고, 일반적인 사무실 환경보다 훨씬 더 깨끗합니다 [7].이러한 영역은 수확, 제형화 및 수확 후 처리와 같은 하류 공정에 사용됩니다.
2021년 11월, Mosa Meat는 "고기 수확 과정이 … [국제 표준화 기구] ISO 클래스 8 영역에서 이루어질 가능성이 있다"고 언급했습니다.[6] . 이러한 구역은 시간당 10–25회의 공기 교환만 필요로 하며 비단방향(난류) 기류에 의존합니다.[8]. 비용 효율적이지만, 최종 제품 처리 시 환경 오염 물질로부터 충분한 보호를 제공합니다.
| ISO 분류 | 최대 입자 수 (≥0.5 µm/m³) | 시간당 공기 교환 횟수 | 일반적인 배양육 단계 |
|---|---|---|---|
| ISO 클래스 5 | 3,520 | 240–360 | 시드 단계 및 초기 배양 |
| ISO 클래스 6 | 35,200 | 90–180 | 바이오리액터 운영 |
| ISO 클래스 8 | 3,520,000 | 10–25 | 수확 및 이송 |
공기 여과 및 환경 제어 요구 사항
ISO 클린룸 표준은 배양육 생산 중 입자 수준을 허용 가능한 한계 내로 유지하기 위해 정밀한 공기 여과, 제어된 공기 흐름 및 안정적인 환경 조건을 요구합니다. 이러한 시스템은 엄격한 ISO 분류를 충족하기 위해 시설의 전체 설계에 신중하게 통합됩니다.
공기질을 위한 HEPA 필터
HEPA(고효율 미립자 공기) 필터는 0.3 µm 크기의 입자를 포획하도록 설계되었습니다[3]. ISO 클래스 5 환경에서는 - 일반적으로 시드 단계 작업에 사용됨 - HEPA 필터가 종종 천장을 전체적으로 덮어 단일 방향(층류) 공기 흐름을 가능하게 합니다. 이 공기 흐름은 0.3 m/s에서 0.5 m/s 사이의 속도로 아래로 이동하여 바닥 수준의 배기구를 통해 입자를 효과적으로 쓸어냅니다[3].
ISO 클래스 7 및 8 공간과 같은 덜 엄격한 지역에서는 비단일 방향(난류) 공기 흐름 시스템이 일반적으로 사용됩니다. 이러한 지역은 입자를 제거하기 위해 더 높은 공기 교환율에 의존합니다. 예를 들어, ISO 클래스 5 방은 시간당 240–360회의 공기 교환이 필요하지만, ISO 클래스 8 방은 시간당 10–25회의 공기 교환만 필요합니다[3].
공기 변화, 압력 계단, 및 모니터링
공기 변화율은 모든 상황에 동일하게 적용되지 않습니다. HVAC 전문가는 방 크기, 장비에서 발생하는 열, 인원 수와 같은 요소를 기반으로 계산하며, 일반적인 표준을 적용하지 않습니다 [3]. 압력 계단은 또 다른 중요한 조치로, 더 깨끗한 구역이 더 높은 공기 압력을 유지하여 덜 깨끗한 구역으로 공기를 밀어내어 오염 위험을 줄입니다. 에어록과 가운 착용실은 서로 다른 ISO 분류를 가진 구역 사이의 물리적 장벽 역할을 합니다 [3].
압력 무결성을 유지하기 위해 인접한 ISO 클래스 간의 전환은 신중하게 관리되어야 합니다 [3].실시간 모니터링은 ISO 14644-2:2015에 명시된 대로, 입자 농도가 지정된 한계 내에 머물도록 보장하기 위해 광산란 공기 중 입자 계수기(LSAPC)를 사용합니다 [1]. 또한, ISO 14644-1:2015 통계 모델은 청정실 면적의 최소 90%가 클래스 한계를 충족한다는 95%의 신뢰 수준을 제공합니다 [2].
온도 및 습도 제어
공기 흐름 관리는 입자 행동 및 여과 성능에 크게 영향을 미치는 안정적인 온도 및 습도 수준을 유지하는 것과 함께 작동합니다. ISO 14644-1은 특정 온도나 습도 설정을 규정하지 않지만, 이러한 요소는 여과 효율성을 최적화하는 데 중요합니다 [2]. HVAC 시스템은 일관된 조건을 보장하기 위해 생물 반응기와 인원에 의해 생성되는 열을 고려해야 합니다 [3].
입자 수 테스트를 수행하기 전에 온도와 습도를 안정화하여 ISO 분류 결과에 대한 간섭을 방지해야 합니다 [2]. 이러한 환경 제어는 ISO 14644-4에 명시된 대로 시설의 설계 및 건설 단계에서 통합되어야 하며, 배양육 생산의 고유한 요구를 충족하기 위해 맞춤형 조정이 필요합니다 [4].
배양육 생물 처리에서의 ISO 표준
ISO 클린룸 분류는 배양육 생산에서 각 단계의 요구에 맞춰 청결을 유지하고 오염을 방지하며 안전을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 표준은 프로세스 전반에 걸쳐 엄격한 환경 제어를 유지하기 위한 프레임워크를 제공합니다.
증식 및 성장 단계
세포가 빠르게 증식하는 증식 단계에서는 무균 환경을 유지하는 것이 가장 중요합니다.ISO 클래스 5 클린룸은 제약 제조에서 GMP 등급 A/B에 해당하며, 주로 시드 단계 작업 및 초기 세포 배양에 사용됩니다[11] [13] .
이러한 표준을 준수하는 것은 필수적입니다. Dean Joel Powell은 무균 조건에서 생산된 배양육이 제약 표준을 반영하여 살모넬라, 캠필로박터, 병원성 E. coli와 같은 병원체로 인한 위험을 크게 줄인다고 강조합니다[6].
이러한 조치에도 불구하고 오염은 여전히 도전 과제입니다. 업계 보고서에 따르면 평균 11.2%의 오염 실패율이 있으며, 대규모 작업에서는 19.5%로 증가합니다. 반면, ISO 프로토콜에 익숙한 생물제약 시설은 단지 3.2% 오염 실패 2022년[6] .
멸균성과 비용 효율성을 균형 있게 유지하기 위해, 많은 시설은 "룸 인 룸" 디자인을 채택합니다. 이 접근 방식은 ISO 5 코어를 낮은 청결도(ISO 6 또는 7)의 구역 내에 배치하고, 압력 차이를 이용하여 더 깨끗한 지역에서 덜 중요한 구역으로 공기 흐름을 유도하여 교차 오염을 최소화합니다[9]. 추가 보호를 위해, 시설은 ISO 14644-7에 명시된 대로 클린 에어 후드나 아이솔레이터와 같은 분리 장치를 사용할 수 있습니다[4][12].
세포 무결성을 보장하는 증식 단계가 완료되면, 프로세스는 수확 단계로 전환되며, ISO 클래스 8 환경이 주도합니다.
수확 및 수확 후 처리
세포가 성숙한 후 수집되는 수확 단계는 ISO 클래스 8 클린룸에서 운영되며, 이는 GMP 등급 D[13]에 해당합니다. 이 단계에서 세포는 초기 성장 단계에 비해 더 안정적이고 오염에 덜 취약합니다. ISO 8 환경은 ISO 5 공간에 필요한 240–360에 비해 10–25회의 공기 교환이 필요합니다[8].
이 클린룸은 표준 사무실 환경에 비해 공기 중 입자를 10배 줄여 3,520,000개 미만의 입자(≥0.5 µm)[15]를 유지합니다. 이 제어된 환경은 전송 및 초기 처리 중 제품 품질을 보장합니다.
ISO 14698-1은 제품 안전에 영향을 미칠 수 있는 박테리아와 포자를 감지하기 위한 모니터링 시스템을 포함하여 생물 오염 제어에 대한 지침을 제공합니다[10]. 이 단계에서는 규제 감독도 변화합니다. 미국에서는 FDA가 증식 및 성장 단계를 감독하고, USDA-FSIS가 수확 및 후속 가공을 감독합니다[14].
가운 착용 및 작업 흐름 프로토콜
클린룸 표준을 유지하는 것은 인력 프로토콜에 크게 의존합니다. ISO 14644-5:2025는 클린룸 운영에 대한 요구 사항을 설명하며, 문화적 무결성을 유지하기 위해 사람과 물질의 이동에 중점을 둡니다[4].
적절한 가운 착용은 피부 세포나 미생물과 같은 인간 출처로부터의 오염을 방지하는 데 필수적입니다.가운에 사용되는 재료는 ISO 14644-18:2023[4]에 명시된 특정 구역의 ISO 등급과 호환되어야 합니다. 에어락과 가운 착용실은 오염 물질이 서로 다른 청정도 수준의 구역 간에 이동하지 않도록 하는 장벽 역할을 합니다.
교육은 또 다른 중요한 요소입니다. ISO 14698-1 Annex G에 따르면, 직원은 가운 착용 기술을 숙달할 뿐만 아니라 오염과 관련된 위험 및 프로토콜의 이유를 이해해야 합니다[10]. 이러한 지식은 경계를 강화하여 전체 생산 배치를 위태롭게 할 수 있는 절차적 오류를 줄입니다.
| ISO 등급 | GMP 등급 등가 | 일반적인 생물공정 단계 | 시간당 공기 교환 횟수 |
|---|---|---|---|
| ISO 5 | 등급 A/B | 시드 단계, 초기 배양 | 240–360 |
| ISO 7 | 등급 C | 바이오리액터 운영 | 30–60 |
| ISO 8 | 등급 D | 수확, 수확 후 처리 | 10–25 |
| ISO 9 | N/A | 일반 시설/지원 구역 | 가변적 |
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클린룸 대 폐쇄 시스템: 비용 및 효율성
생산을 위한 ISO 등급을 결정할 때, 단순히 생물안전 요구 사항을 충족하는 것만이 아닙니다.선택하는 것들은 상업적 성공에 영향을 미칠 수 있는 중요한 비용 및 효율성 문제를 동반합니다.
클린룸 건설 및 유지 비용
ISO 준수 클린룸을 건설하는 것은 작은 투자가 아닙니다. 비용은 요구되는 분류 수준과 기술 사양에 따라 m²당 £600에서 £12,000까지 다양할 수 있습니다 [16]. 이를 관점에서 보면, 클린룸을 건설하는 것은 비분류 공간을 폐쇄 처리용으로 설정하는 것보다 최대 열 배 더 비쌀 수 있습니다 [17].
"클린룸을 건설하는 것은 비분류 공간을 건설하는 것보다 대략 평방 피트당 $1,500로 열 배 더 비쌀 수 있습니다." – Sebastian Bohn, Sub Market Leader, Alternative Proteins, CRB [17]
이 비용의 가장 큰 기여자 중 하나는 HVAC 시스템으로, 총 비용의 25%–50%를 차지할 수 있습니다. 예를 들어, ISO 6 클린룸은 ISO 8 환경에 필요한 공기량의 두 배 이상을 조절해야 합니다 [18]. 그리고 그것이 전부가 아닙니다 - 모니터링 시스템(£400에서 £16,000+까지)과 같은 비용과 인터록 또는 맞춤형 바닥재와 같은 특수 기능은 초기 견적에서 종종 제외됩니다 [18].
폐쇄형 바이오리액터 시스템의 이점
폐쇄형 바이오리액터 시스템은 클린룸보다 비용 효율적인 대안을 제공하며, 생물 안전성도 향상시킵니다. 이러한 시스템은 밀폐된 용기에서 세포 배양이 이루어지도록 하여 ISO 등급 환경의 필요성을 줄입니다 [17].이 접근 방식은 건설 비용을 절감할 뿐만 아니라 증기 멸균 및 샘플링 중 선박 개방 최소화와 같은 기능을 통해 안전성을 향상시킵니다.
아시아 태평양 The Good Food Institute의 Dean Joel Powell은 장비가 폐쇄 시스템으로 설계된 경우 모든 생산 단계에 분류된 클린룸이 필요하지 않을 수 있다고 지적했습니다. 이는 비용을 킬로그램당 £11로 유지하려는 배양육 생산자에게 특히 관련이 있으며, 이는 생물의약품 생산의 일반적인 킬로그램당 £40,000와 극명한 대조를 이룹니다 [6] .
폐쇄 시스템에 의존함으로써 생산자는 경제성과 안전성 사이의 균형을 달성할 수 있으며, 이는 생산을 확장하는 데 실용적인 선택이 됩니다.
비용과 규정 준수의 균형 맞추기
폐쇄 시스템과 청정실 사용을 결합한 하이브리드 접근 방식을 통해 비용을 최적화하면서 규정을 준수할 수 있습니다. 예를 들어, 시설은 대부분의 생물 처리 단계에 폐쇄 시스템을 사용하고, 종자 배양과 같은 고위험 단계에 청정실을 예약할 수 있습니다. 이 접근 방식은 일반적으로 시간당 240–360회 공기 교환이 필요한 비용이 많이 드는 ISO 5 환경에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다 [8][19].
다양한 회사들이 이 균형에 대해 다양한 접근 방식을 취해왔습니다. GOOD Meat Inc.는 예를 들어, HEPA 필터와 차압을 사용하는 청정실을 사용하여 전체 프로세스에 대해 생물 제약 표준을 따릅니다 [6].반면, Mosa Meat는 ISO 클래스 8 구역, 즉 가장 느슨한 분류에서 수확이 가능하다고 제안한 반면, UPSIDE Foods는 일부 작업에 대해 온도 조절된 조건에서 "청결한 장비"를 선택했습니다 [6].
궁극적으로, 생산자들은 신중하게 상호작용을 고려해야 합니다. 폐쇄 시스템은 자본 및 운영 비용을 상당히 낮출 수 있으며, 잠재적으로 더 나은 생물 안전 결과를 제공할 수 있습니다. 이는 배양육 산업에서 많은 사람들에게 매력적인 옵션이 됩니다.
결론
ISO 클린룸 분류는 배양육 생산 중 오염 관리를 하는 데 중요한 역할을 합니다.종자 단계 운영의 경우, ISO 클래스 5 환경을 유지하기 위해 시간당 240–360회의 공기 교환이 일반적으로 필요하며, 수확 단계에는 일반적으로 ISO 클래스 8 조건이 적합합니다 [8]. 제약 등급의 무균 상태를 달성하여 병원균을 완전히 제거하는 것이 기술적으로 가능하지만, 관련 비용이 매우 높습니다. 예를 들어, 단일클론 항체를 생산하는 데는 킬로그램당 약 £40,000의 비용이 들지만, 배양육은 상업적으로 실현 가능하기 위해 킬로그램당 약 £11에 도달해야 합니다 [6]. 이러한 재정적 제약은 적응 가능한 오염 제어 전략의 중요성을 강조합니다.
업계 리더들은 이미 맞춤형 클린룸 설계와 폐쇄 시스템 접근 방식이 기존 규제 프레임워크 내에서 어떻게 작동할 수 있는지를 보여주고 있습니다 [6].이러한 클린룸 표준과 폐쇄 시스템 간의 균형은 배양육 생산에서 ISO 지침의 중요성을 강조합니다.
성공의 열쇠는 전략적 구현에 있습니다. 시설은 대부분의 생물 처리 단계에 폐쇄 시스템을 결합하고, 고위험 단계에 선택적으로 클린룸을 사용할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 자본 및 운영 비용을 관리하면서 생물 안전성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 산업이 식품 등급의 우수 세포 배양 관행(GCCP)으로 나아감에 따라, 이러한 위험 기반 전략은 규제 요구 사항을 충족하고 상업적 타당성을 보장하는 데 점점 더 중요해질 것입니다 [6]. 배양육 생산에서 클린룸 최적화에 대한 자세한 지침은
자주 묻는 질문
배양육 생산에서 ISO 클래스 5 클린룸을 사용하는 장점은 무엇인가요?
ISO 클래스 5 클린룸은 입자 농도가 엄격하게 조절된 환경을 제공하여 매우 깨끗하고 통제된 공간을 보장합니다. 이러한 정밀성은 배양육 생산의 중요한 무균 공정에서 멸균 상태를 유지하고 오염 위험을 줄이는 데 필수적입니다.
ISO 클래스 5 표준을 따르면 시설은 제품의 무결성을 유지하고, 섬세한 세포 배양을 보호하며, 엄격한 생물안전 및 위생 규정을 준수할 수 있습니다. 배양육 생산에서는 작은 오염이라도 전체 과정을 방해할 수 있어 이러한 통제가 필수적입니다.
폐쇄형 바이오리액터 시스템은 배양육 시설에서 어떻게 생산 비용을 절감하나요?
폐쇄형 바이오리액터 시스템은 오염 위험을 크게 줄여 생산 비용을 절감하는 데 중요한 역할을 합니다.이것은 청소와 살균의 빈도를 줄여 시간과 자원을 절약할 수 있음을 의미합니다.
이 시스템은 또한 성장 매체와 에너지와 같은 투입물의 효율적인 사용을 가능하게 하는 엄격하게 제어된 성장 조건을 제공합니다. 효율성을 높이고 낭비를 줄임으로써, 폐쇄형 바이오리액터는 배양육 생산을 더 저렴하고 확장하기 쉽게 만듭니다.
배양육 생산에서 클린룸 표준을 유지하기 위해 공기 교환율이 중요한 이유는 무엇입니까?
공기 교환율은 배양육 생산에서 클린룸 표준을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 클린룸 내의 공기를 자주 교체하여 공기 중 입자와 미생물을 효율적으로 제어합니다.
이 과정은 오염 위험을 줄이고 필요한 ISO 청결 등급을 유지하는 데 도움을 줍니다.일관된 공기 순환은 생물 안전을 보호할 뿐만 아니라 제품 품질을 보호하여 엄격한 산업 요구 사항을 충족하면서 고기 세포를 배양하기 위한 이상적인 조건을 제공합니다.
