올해 노벨생리의학상에 미·독 과학자 3인…’광유전학’ 개척

올해 노벨생리의학상은 빛과 광유전학에 관한 발견으로 뇌의 작동 방식을 이해하는 데 기여한 미국과 독일의 과학자 3명에게 돌아갔다.

베트남 시간으로 지난 5일 오후 스웨덴 카롤린스카 연구소의 노벨위원회는 올해 노벨상 시즌의 문을 열며 미국인 칼 다이서로스(55)와 독일인 페터 헤게만(72), 게오르크 나겔(73)에게 “빛으로 조절되는 이온 통로와 광유전학에 관한 발견”을 이유로 노벨생리의학상을 수여하기로 했다고 발표했다.

노벨위원회는 보도자료에서 이들 수상자가 신경과학의 새로운 시대를 열었다고 밝혔다. 1990년대 초 훔볼트대 베를린의 헤게만은 단세포 조류(藻類)인 클라미도모나스가 0.5㎳(밀리초)의 짧은 시간에 빛에 반응하는 현상을 연구하다, 빛을 흡수하면서 동시에 이온 통로 역할을 하는 단일 단백질이 있을 것이라는 가설을 세웠다. 이후 뷔르츠부르크대의 나겔이 클라미도모나스의 유전자를 개구리 난자에 넣어 이 가설을 검증하고, 빛에 노출되면 열리는 이온 통로인 ‘채널로돕신-2’를 발견했다.

이들은 2003년 이 단백질을 사람과 햄스터 세포에 넣어 빛으로 전기 신호를 만들 수 있음을 보이는 결과를 발표했다. 2005년에는 스탠퍼드대의 다이서로스가 이 기법을 쥐의 신경세포에서 입증했고, 이듬해 이 방법에 ‘광유전학’이라는 이름이 붙었다.

토마스 페를만 카롤린스카 연구소 노벨위원회 사무총장은 로이터통신에 5일 아침 세 수상자와 모두 통화했으며 이들이 놀라움과 기쁨을 표했다고 전했다. 페를만 사무총장은 “세 사람 모두 친구로 여기는 나머지 두 사람과 함께 상을 받게 돼 멋진 일이라고 입을 모았다”며 “함께 이 상을 받게 된 것을 더없는 영광으로 느꼈다”고 말했다. 이들은 올해 노벨상 상금 1200만 크로나(약 310억 동)를 나눠 갖는다. 상금은 지난해보다 100만 크로나 늘었다.

광유전학(optogenetics)은 살아 있는 뇌에서 신경세포가 기억과 감정, 행동을 어떻게 빚어내는지 입증할 수 있게 해주는 방법이다. 페를만 사무총장은 “광유전학은 살아 있는 생물의 뇌에서 개별 신경세포 하나하나의 활동을 활성화하거나 억제할 수 있게 한다”며 “현재 전 세계 실험실에서 뇌의 신비를 해독하는 데 쓰이고 있다”고 강조했다.

광유전학 덕분에 연구자들은 신경·정신 질환과 관련된 특정 기억과 감정, 행동을 지배하는 신경 회로를 밝혀낼 수 있게 됐다. 로이터통신에 따르면 임상시험에서 연구자들은 빛에 민감한 단백질을 망막에 넣어 망막색소변성증으로 시력을 잃은 이들의 시각을 복원하려 시도하고 있다. 또 광유전학이 인공와우(달팽이관 이식) 장치의 성능을 높여, 지금의 전류 방식 장치보다 더 정밀하게 청각 신경을 자극하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

노벨위원회는 보도자료에서 광유전학이 뇌에 대한 이해를 완전히 바꿔놓았으며, 날마다 새로운 발견이 더해지면서 인류 최대의 수수께끼 중 하나인 뇌의 작동 원리를 푸는 데 기여하고 있다고 밝혔다.

1901년부터 2026년까지 노벨생리의학상은 117차례에 걸쳐 과학자 235명에게 수여됐다. 최연소 수상자는 1923년 31세의 나이로 ‘인슐린 발견’으로 상을 받은 캐나다의 물리학자 겸 생리학자 프레더릭 밴팅이며, 최고령 수상자는 1966년 87세에 ‘종양 유발 바이러스 발견’으로 상을 받은 미국의 의사 겸 바이러스학자 페이턴 라우스다.

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