Key Points

본 기고문에서 류(Liu) 박사는 다음과 같이 주장합니다.

  • 니코틴과 연소 과정의 분리는 필수적입니다. 니코틴의 약리학은 담배 연기의 독성학과 근본적으로 다르며, 규제 논의에도 이러한 구분이 반드시 반영되어야 합니다.
  • 인과관계 규명을 위해 동물 모델은 여전히 중요합니다. 인체 데이터는 과거 흡연력으로 인한 교란 요인이 많기 때문에, 호흡기 및 심혈관 위험을 분리해 파악하려면 통제된 실험 모델이 필수적입니다.
  • 발달 및 세대 간 영향에 대한 긴급한 연구가 필요합니다. 전자식 니코틴 전달 시스템이 뇌 발달과 대사 건강에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해 장기 코호트 연구가 필요합니다.
  • 첨단 모델링 도구가 전통적 독성학을 보완해야 합니다. 전산 모델링 및 머신러닝 기법을 통합하면 규제 기관이 다양한 제품과 제형의 가변성을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.
  • 과학이 정책을 이끌어야 합니다. 위해성 저감 논의가 과학적 증거에 기반하도록 표준화된 연구 방법론과 국제적인 데이터 공유 확대가 필수적입니다.

면책조항: 본 기고문에 표현된 견해는 전적으로 필자 개인의 것이며, 2Firsts의 입장을 반드시 대변하는 것은 아닙니다.

류신안(Xin-an Liu), Ph.D.
중국과학원 선전선진기술연구원(Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences)
니코틴 사이언스 익스체인지(Nicotine Science Exchange, NSE) 창립 회원

프랑스 식품환경노동위생안전청(ANSES)의 최근 위해성 평가 보고서는 전자담배에 대한 균형 잡힌 평가를 제시하고 있습니다. 보고서는 전자담배가 연초 담배보다 위해성이 낮을 가능성이 높지만, 여전히 상당한 과학적 불확실성이 남아있다고 결론지었습니다. 가장 중요한 과제로는 장기 데이터의 부재, 극심한 제품 이질성, 과거 흡연력으로 인한 교란 효과 등이 꼽힙니다.

신경과학자의 관점에서 이러한 불확실성은 연구를 미룰 이유가 아닙니다. 오히려 이는 앞으로의 연구 과제를 명확히 정의해 줍니다. 전자식 니코틴 전달 시스템이 대중적으로 널리 사용되고 있는 만큼, 과학 역시 그에 발맞춰 진전되어야 합니다.

니코틴은 연초 담배가 아니다

핵심적인 과학적 쟁점은 니코틴 자체와 담배 연소로 발생하는 독성 혼합물을 구별해야 한다는 점입니다. 본 연구진의 최근 연구(Jia et al., Advanced Science, 2025년 7월)에 따르면, 노령 쥐에게 장기간 경구로 니코틴을 투여했을 때 노화 관련 대사 경로가 재프로그래밍되고 운동 능력이 향상되는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과가 니코틴이 완전히 무해하다는 것을 의미하지는 않습니다. 다만 연소 과정에서 생성되는 수천 종의 독성 물질을 함유한 담배 연기와 니코틴 단독의 장기적인 생물학적 영향이 동일하지 않음을 강조하는 것입니다.

니코틴은 주로 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 통해 작용하는 신경 조절 물질입니다. 니코틴은 도파민 신호 전달, 미토콘드리아 대사, 염증 및 시냅스 가소성에 영향을 미칩니다. 반면 담배 연기는 암, 만성 폐 질환, 혈관 손상을 유발하는 발암 물질, 산화제, 미세입자를 체내에 유입시킵니다. 위해성 저감 과학이 엄밀성을 갖추기 위해서는 니코틴의 약리학과 연소의 독성학을 면밀히 분리해야 합니다.

생물학적 복잡성: 용량, 투여 경로, 발달 단계

니코틴은 생물학적으로 복잡합니다. 그 작용은 용량, 노출 기간, 전달 경로 및 생애 발달 단계에 따라 달라집니다.

중국과학원 선전선진기술연구원의 저희 연구실에서는 확립된 동물 모델을 활용하여 니코틴의 전신 및 신경학적 영향을 연구하고 있습니다. 저희 연구 데이터에 따르면 다음과 같습니다.

  • 저용량과 고용량은 서로 상이한 생리적 결과를 유발할 수 있습니다.
  • 흡입(에어로졸화)된 니코틴은 경구 또는 주사 투여와 실질적으로 다릅니다.
  • 청소년, 성인, 노령 개체는 서로 다르게 반응할 수 있습니다.

전자담배는 또 다른 복잡성을 더합니다. 기기마다 가열 온도, 에어로졸 화학 성분, 니코틴 농도가 다릅니다. 인간 대상 역학 연구에서는 이러한 변수들을 정밀하게 통제하기 어려운 경우가 많습니다. 따라서 잘 설계된 동물 모델이 여전히 필수적입니다. 통제된 환경에서 동물 모델을 사용하면 인체 연구로 확장하기 전에 인과 기전을 안전하게 규명할 수 있습니다.

신경 발달 및 세대 간 영향에 대한 과제

가장 시급히 해결해야 할 과학적 공백 중 하나는 발달기 노출에 관한 것입니다.

니코틴 수용체는 신경세포 이동, 시냅스 미세조정, 신경회로 형성에 관여하며 뇌 발달에 핵심적인 역할을 합니다. 임신 중이나 청소년기의 노출은 집행 기능, 보상 처리 또는 중독 취약성을 변화시킬 수 있습니다. 그러나 전자식 니코틴 전달 기기에 특화된 장기 발달 데이터는 여전히 제한적입니다. 본 연구진의 진행 중인 연구와 다른 연구팀들의 발표 논문들은 니코틴 노출이 세대를 넘어 미치는 신경-대사적 영향을 탐구하고 있습니다. 초기 연구 결과에 따르면 니코틴은 지속적인 대사 변화를 유도할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 영향이 인간에게도 그대로 적용되는지는 면밀한 종단 연구가 필요합니다. 가임기 인구 사이에서 전자담배가 널리 사용되고 있는 만큼, 장기적인 출생 코호트 연구를 지체 없이 시작해야 합니다.

심혈관계 및 전신 수준의 영향

ANSES 보고서는 심박수 및 혈압 상승과 같이 니코틴과 관련된 단기적인 심혈관 반응을 지적하고 있습니다. 그러나 결정적인 장기적 영향은 아직 불확실합니다.

니코틴은 교감신경계 활성, 혈관 긴장도, 미토콘드리아 에너지 대사에 영향을 미칩니다. 특히 전자담배 사용 시 흔히 나타나는 저용량 간헐적 흡입 패턴에서는 만성적 적응 반응이 급성 반응과 다를 수 있습니다.

이러한 문제를 규명하기 위해서는 다음이 필요합니다.

  • 검증된 동물 모델을 통한 엄밀한 장기 심혈관 연구
  • 대사 및 염증 기전에 대한 종합적인 다중 오믹스(multi-omics) 프로파일링
  • 니코틴 약동학 및 전신 생리적 영향에 대한 정교한 임상 연구

통합적인 전신 수준의 연구만이 니코틴 함유 전자담배가 지속적인 심혈관 위험을 초래하는지 여부를 명확히 밝혀낼 수 있습니다.

AI의 역할과 국제적 협력

전자담배는 극심한 제품 이질성이라는 독특한 과학적 과제를 안겨줍니다. 수천 가지 향료와 기기 구조로 인해 노출 양상에 엄청난 변동성이 발생합니다. 전통적인 독성학만으로는 이러한 복잡한 환경을 효율적으로 평가하기 어렵습니다.

저희 팀은 에어로졸 내 화학물질 생성을 모델링하고, 수용체 상호작용을 예측하며, 중독 관련 신경 반응을 분석하기 위해 머신러닝 기법을 통합하고 있습니다. 궁극적인 목표는 화학 성분, 독성학, 신경행동학적 결과, 인구 집단 데이터를 연결하는 구조화된 데이터베이스를 구축하는 것입니다. 이러한 노력에는 국제적인 협력이 필수적입니다. 미국 식품의약국(FDA)을 비롯한 규제 기관, 공중보건 기관, 연구소들이 협력하여 데이터를 공유하고 연구 방법론을 조화시켜야 합니다. 유전적·환경적 배경이 니코틴의 생물학적 작용에 영향을 미칠 수 있으므로, 다인종·다집단 연구가 특히 중요합니다. 니코틴 위해성 저감은 전 세계적인 과제이며, 이를 뒷받침하는 과학 역시 글로벌 차원에서 이루어져야 합니다.

향후 과제: 명확한 연구 로드맵

100년 이상 연구되어 온 연초 담배에 비해 전자담배는 비교적 역사가 짧습니다. 그럼에도 그 보급은 급속하고 광범위하게 이루어졌습니다.

과학적 관점에서 몇 가지 우선순위는 명확합니다.

  • 니코틴의 약리학적 영향과 연소 관련 독성을 구별할 것.
  • 용량 및 투여 경로별 전임상 모델을 표준화할 것.
  • 장기 발달 및 세대 간 연구에 착수할 것.
  • AI 기반 예측 독성학을 통합할 것.
  • 국제 협력 및 데이터베이스 공유를 강화할 것.

위해성 저감은 이념이 아닌 과학적 증거에 의해 뒷받침되어야 합니다. 전자담배는 성인 흡연자에게 위해가 저감된 대안이 될 수 있지만, 위험 감소가 무위험(zero risk)을 의미하지는 않습니다. 동시에 불확실성은 대립과 양극화가 아닌 연구를 촉진하는 동기가 되어야 합니다.

과학자로서 우리의 책임은 신중하게 조사하고, 투명하게 소통하며, 전 세계적으로 협력하는 것입니다. 엄밀하고 미래지향적인 연구를 통해서만 니코틴 위해성 저감 정책이 견고한 과학적 토대 위에 바로 설 수 있습니다.

(표지 사진: 류신안(Xin-an Liu) 박사가 2Firsts 2025 차세대 담배 세미나에서 발표하고 있다. 출처: 2Firsts)