올해 노벨생리의학상 수상자로 선정된 칼 다이서로스(왼쪽부터)와 페터 헤게만, 게오르그 나겔. 이미지 제공=노벨위원회
올해 노벨 생리의학상은 빛을 이용해 살아있는 뇌의 특정 신경세포 활동을 켜고 끄는 ‘광유전학(optogenetics)’을 개척한 미국과 독일 과학자 3명에게 돌아갔다.
스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 5일(현지 시간) 2026년 노벨생리의학상 수상자로 미국의 칼 다이서로스(55) 스탠퍼드대 교수와 독일의 페터 헤게만(71) 베를린 훔볼트대 교수, 게오르크 나겔(73) 뷔르츠부르크대 교수를 선정했다고 발표했다.
노벨위원회는 수상 이유에 대해 “빛으로 작동하는 이온통로와 광유전학에 관한 발견의 공로를 인정했다”고 설명했다. 이들은 상금 1200만 스웨덴크로나(약 16억 원)를 받게 된다.
토마스 펄만 노벨위원회 사무총장은 “이 방법을 이용하면 살아있는 뇌에서 개별 신경세포의 활동을 켜거나 끌 수 있다”며 “현재 전 세계 연구실에서 뇌의 비밀을 밝히는 데 사용되고 있다”고 설명했다.
광유전학의 출발점은 1990년대 초 조류인 클라미도모나스가 빛에 매우 빠르게 반응하는 원리를 밝히려는 연구였다. 헤게만은 하나의 단백질이 빛을 감지하는 동시에 이온통로 역할까지 할 수 있다고 가정했다.
나겔은 클라미도모나스의 유전자를 개구리 난자에 넣어 실험한 끝에 빛에 반응하는 이온통로인 ‘채널로돕신-2’를 발견했다. 두 사람은 2003년 이 단백질을 사람과 햄스터 세포에 넣어 빛으로 전기신호를 발생시킬 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이어 다이서로스가 2005년 쥐의 신경세포에서 이 기술을 구현했고, 2006년 ‘광유전학’이라는 이름이 붙었다.
로이터통신은 “이 기술은 특정 신경회로의 기능을 직접 확인할 수 있게 했다는 점에서 뇌과학 연구에 큰 전환점을 만들었다”고 평가했다. 다이서로스는 광유전학을 이용해 쥐의 운동피질에서 특정 신경세포를 활성화해 수염 움직임을 조절했고, 잠든 쥐를 빛 자극으로 깨워 특정 신경세포가 각성 상태를 조절한다는 사실도 확인했다.
현재 광유전학은 조현병, 알츠하이머병, 파킨슨병, 뇌전증, 중독 등 다양한 뇌질환 연구에 활용되고 있다.
카롤린스카 의대의 안나 베델 분자의학 교수는 “치매나 뇌전증, 중독 동물모델에서 어떤 세포가 활성화되는지를 이해하면 사람의 질환에서 어디를 살펴봐야 할지 알 수 있다”고 말했다.
치료 응용도 진행 중이다. 가장 주목 받는 분야 중 하나는 망막색소변성증으로 시력을 잃은 환자의 시각을 회복하는 연구다. 이 질환은 망막의 광수용체인 막대세포와 원뿔세포가 손상되는 병이다.
연구진은 아직 남아 있는 건강한 망막세포에 빛에 반응하는 단백질을 넣고 이를 자극해 시신경을 활성화하는 방식으로 시각 정보를 뇌에 전달하려 하고 있다. 실제로 광유전학을 이용해 일부 환자의 시각을 부분적으로 회복한 사례도 보고됐다.
청각 분야에서는 기존 인공와우보다 더 정밀하게 청신경을 자극하는 기술로 발전할 가능성도 연구되고 있다.
현재 임상 개발이 가장 앞선 사례로는 미국 바이오기업 맵라이트가 개발 중인 자폐스펙트럼장애 치료제와 나노스코프의 망막색소변성증 시력회복 치료제가 꼽힌다. 다만 두 치료법 모두 실제 환자에게 사용되기까지는 시간이 더 필요할 것으로 전망된다.
한편 노벨위원회는 이날 생리의학상을 시작으로 6일 물리학상, 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 수상자를 발표한다.
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