노벨 생리의학상 ‘광유전학’ 연구 공로, 3명 공동 수상

노벨위원회, 칼 다이서로스·페터 헤게만·게오르크 나겔 교수 선정

광유전한 신경과학분야, 뇌질환 연구에 적용

(노벨상위원회 홈페이지 갈무리)

올해 노벨 생리의학상 수상자로 칼 다이서로스 미국 스탠퍼드대 교수, 페터 헤게만 독일 베를린 훔

르크 나겔 독일 뷔르츠부르크대 교수 3명이 공동 선정됐다.

5일 스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 “광개폐성 이온 채널(light-gated ion channels)과 광유전학(optogenetics)에 관한 발견” 공로로 이들 3명을 수상자로 선정했다고 밝혔다.

올해 노벨 생리의학상 수상 성과에 대해 김준기 서울아산병원 융합의학과 교수는 “세 연구자는 빛을 이용해 특정 신경세포의 활동을 선택적으로 조절하는 광유전학(optogenetics)의 토대를 마련하고 이를 신경과학의 핵심 연구기술로 발전시키는 데 기여했다”고 평가했다.

칼 다이서로스(Karl Deisseroth) 교수는 현재 미국 스탠퍼드대 생명공학 및 정신의학·행동의학 교수로 유전학을 신경회로 연구 도구로 발전시킨 연구자로 평가받는다. 특히 지난해 3월 아산사회복지재단이 선정하는 제18회 아산의학상 기초의학부문을 수상한 바 있다.

페터 헤게만(Peter Hegemann) 독일 베를린 훔볼트대 교수는 2016년부터 헤르티(Hertie) 신경과학 교수로 재직하고 있다. 게오르크 나겔(Georg Nagel) 독일 뷔르츠부르크대 생리학연구소 시니어 교수로 연구를 수행하고 있다.

올해 노벨 생리의학상 수상 연구인 ‘광유전학’은 유전공학과 광학 기술을 결합해 살아있는 동물 모델에서 특정 뇌세포 혹은 뇌 회로의 기능을 빛을 이용해 제어할 수 있는 혁신 기술이다.

김준기 교수에 따르면 빛에 반응하는 이온채널과 같은 광감응성 단백질을 유전공학적 방법으로 특정 뇌세포에 발현시키면, 특정 파장의 빛을 조사해 해당 신경세포군 혹은 뇌 회로의 활성을 실시간으로 제어할 수 있다.

광유전학 기술은 기존 전기 자극에 비해 특정 종류의 신경세포를 선택적으로 조절할 수 있고, 시간적으로도 매우 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 그 결과 특정 신경 회로의 활성 패턴과 동물의 행동 간 인과 관계를 실시간으로 파악하는 실험이 가능해졌다.

김 교수는 “의학자들은 이 혁신 기술을 이용해 실험동물에서 특정 뇌 회로의 기능을 세포·분자 수준에서 이해할 뿐 아니라, 개발 중인 신약이 뇌에 미치는 효과에 대한 가설을 시험할 수 있게 됐다”고 소개했다.

광유전학 기술은 급속도로 발전하며 신경과학 분야에 광범위하게 쓰이고 있다. 특히 파킨슨병, 간질, 수면장애 등 다양한 신경계 질환의 발생 기전을 연구하고 새로운 치료 표적과 신약 후보를 검증하는 데 활용되고 있다. 김 교수는 “향후 이 기술은 특정 뇌세포와 신경 회로가 뇌 기능과 뇌 질환에 어떻게 영향을 미치는지를 밝히는 연구에 더욱 활발하게 응용될 것으로 기대된다”고 전망했다.