빛을 이용해 살아 있는 뇌의 특정 신경세포를 정밀하게 켜고 끄는 ‘광유전학(optogenetics)’을 개척한 과학자 3명이 2026년 노벨 생리의학상을 공동 수상했다.
스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 5일 칼 다이서로스 미국 스탠퍼드대 교수와 피터 헤게만 독일 베를린 훔볼트대 교수, 게오르크 나겔 독일 뷔르츠부르크대 교수를 올해 노벨 생리의학상 수상자로 선정했다고 발표했다.
노벨위원회에 따르면 세 과학자는 ‘빛으로 작동하는 이온통로와 광유전학에 관한 발견’으로 신경세포의 기능을 연구하는 새로운 방법을 열었다. 이들이 개발한 기술은 현재 전 세계 신경과학 연구실에서 뇌 회로와 행동의 관계를 밝히는 핵심 도구로 사용되고 있다.
연구의 출발점은 단세포 조류였다.
헤게만은 클라미도모나스라는 조류가 어떻게 빛을 감지해 움직이는지를 연구했고, 나겔과 함께 2000년대 초 빛에 반응하는 단백질 ‘채널로돕신(channelrhodopsin)’을 발견했다.
채널로돕신은 파란빛을 받으면 세포막에 통로를 열어 전하를 띤 이온을 세포 안으로 통과시킨다. 이 과정에서 전기 신호가 발생한다.
두 연구자는 채널로돕신 유전자를 다른 세포에 넣으면 해당 세포 역시 빛에 반응하도록 만들 수 있다는 사실을 확인했다. 노벨위원회는 이 발견이 훗날 광유전학으로 발전하는 결정적인 토대가 됐다고 평가했다.
다이서로스는 여기서 한발 더 나아갔다.
그는 채널로돕신을 신경세포에 적용해 빛으로 뇌세포의 활동을 조절할 수 있는 일종의 ‘광 스위치’로 발전시켰다.
2005년 다이서로스 연구팀은 채널로돕신 유전자가 들어간 신경세포에 파란빛을 비추면 전기 신호가 발생한다는 사실을 보여줬다. 이어 살아 있는 생쥐의 뇌에서도 특정 신경세포를 빛으로 선택적으로 활성화하거나 억제하는 데 성공했다.
AP통신에 따르면 이 기술은 기존 전기 자극과 달리 특정 종류의 신경세포만 골라 매우 정밀하게 조작할 수 있다는 점에서 신경과학의 연구 방식을 크게 바꿔놓았다.
연구자들은 광유전학을 이용해 어떤 뇌세포와 신경회로가 기억과 감정, 행동을 만들어내는지 실시간으로 추적할 수 있게 됐다. 자폐증과 조현병, 우울증 등 정신·신경질환에 관여하는 뇌 회로를 찾는 연구에도 활용되고 있다.
노벨위원회는 “이들의 발견은 신경과학의 새로운 시대를 위한 토대를 마련했다”며 광유전학이 뇌에 대한 인간의 이해를 근본적으로 변화시켰다고 밝혔다.
응용 범위도 빠르게 넓어지고 있다.
AP와 노벨위원회에 따르면 연구자들은 광유전학 원리를 활용해 유전성 시각장애 환자의 시력을 일부 회복시키는 치료법을 개발하고 있으며, 향후 특정 뇌질환을 보다 정밀하게 치료하는 기술로 이어질 가능성도 연구하고 있다.
세 사람은 올해 상금 1,200만 스웨덴 크로나, 약 120만 달러를 공동으로 받는다.
노벨상 발표는 생리의학상을 시작으로 6일 물리학상, 7일 화학상, 8일 문학상으로 이어진다. 평화상은 9일, 경제학상은 12일 발표된다.
시상식은 알프레드 노벨의 기일인 오는 12월 10일 열린다.
<K-News LA 편집부>knewsla@gmail.com
