빛으로 뇌 신경세포를 켜고 끈다…광유전학 개척자 3인, 2026 노벨생리의학상
녹조류에서 빛에 반응하는 이온채널을 찾아내고, 이를 이용해 살아 있는 뇌의 신경세포를 제어하는 광유전학을 연 칼 다이서로스, 페터 헤게만, 게오르크 나겔이 올해 노벨생리의학상을 받는다.
원문: 빛으로 뇌 신경세포 켠다…광유전학 개척자들 노벨상 — 한국경제
개요 #
올해 노벨생리의학상은 빛으로 뇌 신경세포를 켜고 끄는 기술, 광유전학(optogenetics)의 길을 연 세 과학자에게 돌아갔다.
스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 5일 칼 다이서로스 미국 스탠퍼드대 석좌교수, 페터 헤게만 독일 베를린 훔볼트대 석좌교수, 게오르크 나겔 독일 뷔르츠부르크대 교수를 수상자로 발표했다. 위원회가 밝힌 선정 이유는 "빛에 반응하는 이온채널과 광유전학에 관한 발견"이다.
페르 스벤닝손 노벨생리의학상 위원장은 "광유전학은 과거 꿈에서나 가능했던 방식으로 뇌의 지도를 그릴 기회를 열어준다"고 평가했다.
본문 #
광유전학이란 #
광유전학은 유전공학과 광학을 합친 기술이다. 먼저 유전공학으로 신경세포가 빛에 반응하는 단백질을 만들게 한다. 그다음 특정 파장의 빛을 쪼이면 그 세포의 활동을 켜거나 끌 수 있다.
이때 동물의 행동이 어떻게 달라지는지 지켜보면 해당 신경세포와 뇌 회로가 어떤 일을 맡고 있는지 알아낼 수 있다.
뇌 연구의 오랜 숙제, 인과관계 #
뇌가 감정과 행동, 신체 기능을 어떻게 조절하는지는 오랫동안 풀리지 않은 문제였다. 20세기 들어 과학자들은 뇌의 어느 영역이 어떤 기능과 관련 있는지 조사하기 시작했다. 하지만 기존 방법으로는 "이 세포가 이 행동을 일으킨다"는 인과관계까지 증명하기 어려웠다.
광유전학은 이 한계를 넘었다. 기존 전기 자극은 주변 세포까지 한꺼번에 건드렸지만, 광유전학은 특정 종류의 신경세포만 골라 정밀하게 제어한다. 밀리초 단위로 세포를 조절할 수 있어 신경 회로와 행동 사이의 인과관계를 직접 확인할 수 있다.
녹조류에서 생쥐의 뇌까지 #
출발점은 녹조류였다. 헤게만 교수와 나겔 교수는 단세포 녹조류 클라미도모나스가 어떻게 빛을 향해 헤엄치는지 연구하다가 빛에 반응하는 이온채널 단백질 '채널로돕신'을 발견했다.
다이서로스 교수는 이 채널로돕신 유전자를 생쥐 신경세포에 넣어 빛으로 세포 활동을 제어하는 데 성공했다. 기초 발견이 살아 있는 뇌를 다루는 실험 도구로 바뀐 순간이다.
질병 연구와 신약 개발에 쓰이는 기술 #
지금 세계 의과학자들은 파킨슨병, 간질, 수면 장애의 원인을 밝히고 신약을 개발하는 데 광유전학을 쓰고 있다. 공포나 트라우마를 극복하는 방법을 찾는 연구에도 활용한다. 망막변성으로 시력을 잃은 환자의 시력을 되살리려는 임상시험도 진행 중이다.
김준기 서울아산병원 융합의학과 교수는 "실험동물의 뇌 회로 기능을 세포·분자 수준에서 이해하는 것은 물론, 개발 중인 신약이 뇌에 미치는 효과에 대한 가설을 확인할 수 있게 됐다"고 말했다.
김성영 쓰리브룩스테라퓨틱스 대표는 "이온채널은 세포의 전기적 신호뿐 아니라 칼슘 신호, 세포 내 소기관 기능 등 다양한 생명 현상을 조절한다"며 "신약 개발에서도 상당히 중요한 표적으로 주목받고 있다"고 설명했다.
다이서로스 교수는 한국과도 인연이 있다. 지난해 아산의학상 기초의학부문 수상자로 선정됐다.
상금과 남은 발표 일정 #
올해 노벨생리의학상 상금은 1200만 스웨덴크로나(약 16억 원)로, 세 수상자가 나눠 받는다.
생리의학상에 이어 6일 물리학상, 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 수상자를 발표한다. 시상식은 알프레드 노벨이 세상을 떠난 날(1896년 12월 10일)에 맞춰 12월 10일에 열린다.
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