펜타닐은 효과가 빠른 통증 완화용으로 설계된 합성 오피오이드로, 효능이 몰핀보다 최대 100배, 헤로인보다 최대 50배 더 강력합니다. 펜타닐은 비교적 저렴한 가격 때문에 헤로인, 코카인, 메스암페타민 등 다른 물질과 혼합해서 사용하는 경우가 많습니다. 하지만 소량의 펜타닐도 치명적일 수 있어 의도치 않게 과다 복용에 이르게 됩니다. 미국에서는 2015년부터 펜타닐과 유사 약물이 약물 관련 사망의 주요 원인이 되었습니다.
펜타닐은 주요 공중 보건 위기로 대두되었습니다. CDC(질병통제예방센터)의 방법론을 사용한 미국의회 합동경제위원회에서는 2020년 오피오이드 위기가 경제에 미치는 영향이 1.5조 달러에 달한다고 추산했습니다. 여기에는 치료, 예방, 법 집행이 포함됩니다. 새로운 과학 발전을 통한 보다 나은 통증 완화제 생산, 부작용 감소, 백신 개발로 미래의 사망률을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
펜타닐이 호흡기에 미치는 영향
펜타닐은 가장 기본적인 수준에서 뇌의 오피오이드 수용체인 µOR에 결합되는 방식으로 작용합니다. 이러한 수용체는 통증 지각, 기분, 호흡을 담당합니다. 펜타닐이 이러한 수용체에 결합되면 희열, 착란, 진정 등 여러 효과를 유발할 수 있으며 가장 위험한 부작용으로는 호흡 억제와 정지, 의식 불명, 혼수 상태, 사망을 꼽을 수 있습니다.
펜타닐의 치사량은 2mg으로 극소량이며, 분말 형태인 경우 연필심보다 적습니다. 훨씬 더 경각심을 가져야 하는 약물은 카펜타닐(펜타닐에서 추출한 위험 유사 약물)로, 100배나 더 강력하며 0.02 mg(소금 몇 알 정도의 양) 정도의 극소량으로도 사망에 이를 수 있습니다.
미국 마약단속국(DEA), 출처: 크리에이티브 커먼즈 퍼블릭 도메인
*치사량은 생리학적 특성, 복용 기간, 추가 물질에 따라 다를 수 있습니다
저렴하고 쉽게 만들 수 있는 파생 유사 약물이 문제를 유발합니다
펜타닐은 생산 비용이 비교적 저렴(킬로그램당 $1000 이하)하지만 판매가는 $50,000-$110,000에 달할 정도로 높습니다. 따라서 이 약물은 범죄자들에게 매우 높은 수익을 안겨줍니다. 또한 펜타닐은 헤로인이나 코카인과 같은 다른 약물과 혼합이 매우 쉬워 더 강력하고 중독성이 강한 유사 약물을 만들기가 용이합니다.
당국의 감시망을 피하기 위해 약물 판매자는 종종 펜타닐 유사 약물을 합성합니다. 이 합성된 약물은 펜타닐과 화학적으로 유사하지만 그 구조가 약간 다릅니다. 그로 인해 이 약물을 판별하고 추적하기가 더 어렵습니다.
과학 문헌에는 1,400개가 넘는 펜타닐 유사 약물이 보고되었습니다. 따라서 법 집행 기관이 최근의 펜타닐 생산 추세를 따라잡기가 매우 어려워졌습니다.
펜타닐 유사 약물은 불법 약물에 자주 오용되는 매우 강력한 오피오이드입니다. 약 42개의 펜타닐 유사 약물이 규제 대상 물질로 지정되었습니다. 그러한 유사 약물의 대표적인 예로는 몰핀보다 600배 이상 강한 알펜타닐(CAS RN®. 71195-58-9)과 몰핀보다 10,000배나 강한 카펜타닐(CAS RN. 59708-52-0)이 있습니다. 불법 약물 과다 복용으로 이어질 수 있는 다른 일반적인 펜타닐 유사 약물로는 아세틸펜타닐, 부티르펜타닐, 푸라닐펜타닐이 있습니다. 카펜타닐은 가장 많은 사망자를 발생시키는 약물입니다.
날록손, 오늘날의 과다 복용 치료제
펜타닐을 복용하거나 펜타닐에 전염된 경우, 과다 복용을 예방하는 최선의 조치는 날록손(대표적인 상용 제품은 나르칸임)을 투여하는 것입니다. 현재 다양한 상품명으로 판매되고 있는 날록손은 주사제나 비강 스프레이 방식으로 투여할 수 있습니다. 최근 비처방약으로 승인된 이 약물은 펜타닐 또는 다른 오피오이드 과다 복용 문제를 빠르게 해결할 수 있습니다. 일반적으로 과다 복용 시 진정 상태가 유발되어 호흡률을 낮추고 호흡성산증(폐가 이산화탄소를 인체 밖으로 배출할 수 없는 문제)을 높이게 됩니다. 날록손은 동일한 신경 수용체(즉, µOR)에 유착되어 펜타닐 또는 유사 약물을 대체함으로써 5분 이내에 펜타닐의 효과가 사라지게 합니다. 펜타닐의 효과를 완전히 없애려면 몰핀에 비해 약 10배에 달하는 날록손이 필요합니다.
미래의 예방 접종으로 과다 복용을 예방할 수 있습니다
- 날록손은 오피오이드 과다 복용 문제를 해결할 수 있는 약물입니다. 하지만 날록손 투여 시 두 가지 사항을 준수해야 합니다.
- 피해자가 과다 복용하고 있음을 인지하고 있는 사람이 투여해야 합니다. 과다 복용 후 최대한 빨리 투여해야 합니다.
백신을 개발하면 과다 복용을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 최근 과학자들은 오피오이드 사용 장애를 해결할 백신 개발에서 상당한 진척을 거두었습니다. 이러한 백신은 구조적으로 표적 오피오이드(펜타닐, 몰핀 등)와 닯은 합텐과 면역 반응을 유도할 수 있는 운반체 단백질을 결합하도록 설계됩니다.
오피오이드를 타겟으로 한 백신을 투여해서 생성되는 항체는 복용된 오피오이드를 가둬 중추 신경계(CNS)와 다른 장기에 도달하지 못하도록 예방합니다. 따라서 인체가 뇌의 보상 중추를 활성화하지 못하고 약물 의존성 발현을 피할 수 있습니다. 오피오이드 백신의 잠재적 이점은 날트렉손 디포 주입과 같은 다른 오피오이드 치료 옵션에 비해 항체의 효과가 더 오래 지속되어 환자의 복양 순응도를 개선할 수 있다는 것입니다.
펜타닐, 카펜타닐, 그리고 카펜타닐/펜타닐, 헤로인/펜타닐, 헤로인/옥시코돈 조합과 관련한 단가 및 이가 오피오이드 백신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 백신은 위험에 처한 사람, 의료 부문 종사자, 응급 구조요원에게 투여할 수 있는 보다 강력한 사전 예방적 솔루션이 될 수 있습니다.
미래의 통증 완화제가 미치는 부작용 감소
미국의 경우, 펜타닐에 의한 젋은층의 약물 사망률이 헤로인, 메타암페타민, 코카인, 벤조 및 Rx 약물에 의한 사망률을 모두 합친 것보다 더 높은 것으로 나타났습니다. 호흡 억제 위험을 줄여주는 보다 안전한 오피오이드의 개발이 필수적입니다. 주요 오피오이드 수용체와 관련한 결합 포켓, 구조적인 정보 및 다운스트림 신호 전달에 대한 이해도를 높이면 보다 안전한 오피오이드 개발이 가능해지고 원치 않는 부작용을 줄일 수 있습니다.
결합 포켓은 호흡기에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다
펜타닐과 그 유사 약물은 뚜렷한 다운스트림 신호 전달 분자를 채용하는 능력이 몰핀 및 기타 µOR 작용제와 다르다고 오랜 기간 추정해왔습니다. 편향된 신호 전달이라고 하는 이 능력은 펜타닐 및 그 유사 약물과 연관된 부작용의 정도를 높이는 원인으로 간주되었습니다.
연산적 연구에 따르면, 유연한 펜타닐 분자는 µOR 결합 포켓의 결합 자세를 취할 수 있다고 나타났습니다. 이는 단단하고 커다란 몰핀 유사 약물에서는 가능하지 않습니다. 지금까지는, µOR에서의 펜타닐 상호작용에 대한 구조적 정보가 제한적이었습니다.
하지만 최근에는 많은 연구원들이 저온전자현미경법을 사용하여 펜타닐과 몰핀에 결합된 µOR의 구조를 판별하면서 상황이 바뀌었습니다(그림 2B). 이러한 구조를 분석한 결과, 펜타닐은 몰핀이 사용할 수 없는 오르토스테릭 부근의 이차 결합 포켓을 사용하는 것으로 나타났습니다. 펜타닐의 호흡 억제 유발 효과는 µOR에서 유도된 입체형태 변화에 연결되어 β-아레스틴 채용이 가능한 것으로 나타났습니다. β-아레스틴은 활성화 시 호흡 억제로 이어질 수 있는 신호 전달 단백질입니다.
다운스트림 신호에서 기능적 선택성
증가하는 인체 연구에 따르면 서로 다른 오피오이드가 동일한 수용체에서 작용하더라도 인체에 미치는 효과가 다를 수 있는 것으로 나타났습니다. 이를 기능적 선택성이라고 합니다. 예를 들어, 오피오이드 로펜타닐은 오피오이드 미트라기닌 슈도인독실보다 호흡 억제 유발 가능성이 더 큽니다. 그 이유는 미트라기닌 슈도인독실은 통증 완화에 관여하는 다운스트림 신호 전달 경로를 활성화하는 반면 로펜타닐은 호흡 억제에 관여하는 다운스트림 신호 전달 경로를 우선적으로 활성화하기 때문입니다. 기능적 선택성과 관련하여 새롭게 발견된 이 정보는 통증 완화에 더 효과가 좋고 위험한 부작용을 유발할 가능성은 더 적은 새로운 오피오이드를 개발하는 데 사용할 수 있습니다.
전망
최근 몇 년 사이 오피오이드 과다 복용 사례를 줄이기 위한 예방 노력이 점점 더 증가해 왔습니다. 이러한 노력에는 오피오이드 공급을 표적으로 한 법 집행 이니셔티브와 공공 교육 캠페인, 날록손 배포 프로그램이 포함됩니다. 연방 정부 역시 예방 노력에 막대한 투자를 단행했습니다. 백악관의 마약 통제 전략(ONDCP)에서는 정신 건강 관리, 예방 및 오피오이드 중독 치료에 대한 접근성을 높이기 위해 50억 달러를 투자한다고 발표했습니다.
오피오이드 중독과 과다 복용이 유발하는 높은 비용은 주요 공중 보건 과제이며, 이러한 비극을 방지하기 위해서는 더 많은 조치가 이루어져야 합니다. 펜타닐의 위험에 대한 인식을 고취하기 위한 기존 노력 덕분에 날록손을 더욱 폭넓게 이용할 수 있게 되었으며, 미국으로 이 약물이 흘러 들어오는 것을 차단할 수 있게 되었습니다. 또한 새로운 과학적 혁신의 가속화는 신규 약물 제형 개발, 부작용 감소, 예방 차원의 보호를 위한 백신 개발로 이어질 수 있습니다.
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