다이서로스·헤게만·나겔, 광유전학 발견으로 노벨 생리의학상 공동 수상

이온 채널은 이온이 세포막을 통과하도록 열리고 닫히는 통로다. 광유전학은 특정 신경세포가 빛에 반응하도록 유전적으로 만든 뒤 빛을 비춰 그 활동을 조절하는 기술이다. 다이서로스는 스탠퍼드대학과 하워드휴스의학연구소, 헤게만은 훔볼트대학 베를린, 나겔은 뷔르츠부르크대학에 소속돼 있다. 두 독일 연구자는 마르틴스리트와 프랑크푸르트의 막스플랑크 연구소에서 관련 발견을 했다.

빛에 열리는 통로가 전기 신호를 만든다

헤게만과 나겔은 2000년대 초 빛을 향해 움직이는 단세포 녹조류 클라미도모나스를 연구해 채널로돕신을 찾아냈다. 채널로돕신은 빛에 반응해 열리고 이온이 세포막을 통과하게 하는 이온 채널 단백질이다. 파란빛을 비추면 통로가 열려 이온이 들어오고 전기 신호가 생기며, 이 단백질을 넣은 세포는 빛에 민감해진다.

정신과 의사 출신인 다이서로스는 쥐 신경세포에 채널로돕신 유전자를 넣고 파란빛으로 신경세포를 발화시킨 결과를 2005년 발표했다. 그는 2년 뒤 살아있는 생쥐의 뇌에서 같은 방식을 구현하고 광섬유로 뇌 깊은 곳에 빛을 전달했다.

관찰에서 인과관계 확인으로

기존 방식으로는 뇌 영역과 행동의 관련성을 관찰할 수 있었으나, 특정 신경세포가 그 행동을 일으키는지 확인하기는 어려웠다. 신경세포를 유전적으로 제거하는 방식에도 한계가 있다. 뇌가 세포 손실에 적응하거나, 발달 과정의 다른 신경세포가 영향을 받을 수 있다. 광유전학은 특정 신경세포와 기억·감정·행동 사이의 인과관계를 추적하는 데 쓰인다. 노벨위원회는 이 기술이 신경계와 심장·장 등 다른 신체 부위 세포의 상호작용을 이해하는 데도 통찰을 제공했다고 평가했다.

김준기 서울아산병원 융합의학과 교수는 광유전학이 전기 자극보다 특정 종류의 신경세포를 선택적이고 시간적으로 정밀하게 조절할 수 있다고 설명했다. 김 교수는 이 기술이 파킨슨병·간질·수면장애의 작동 원리 연구와 치료 표적·신약 후보 검증에 활용된다고 밝혔다. 우울증과 중독, 파킨슨병 등 신경·정신질환의 발병 원리와 치료법 연구에도 쓰이고 있다.

사람 대상 적용은 망막 질환 사례

노벨위원회는 광유전학이 아직 주로 연구 도구로 쓰인다고 밝혔다. 위원회 위원장 페르 스베닝손은 이 기술이 이전에는 어려웠던 방식으로 뇌를 지도화할 기회를 제공한다고 말했다. 스베닝손은 광유전학이 망막 질환 환자의 시력을 일부 회복하는 데 사용됐다고 설명했다. 그는 환자가 장면을 빛으로 바꿔 망막에 비추는 고글을 착용한다고 덧붙였다. 관련 임상시험 여러 건이 진행 중이며, 다른 연구진은 망막 칩을 시험하고 있다.

상금과 일정

상금은 1천200만 스웨덴크로나이며 수상자 세 명이 균등하게 나눠 받는다. 생리의학상에 이어 2026년 10월 6일 물리학상, 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 수상자가 발표된다. 다이서로스는 2025년 아산사회복지재단 제18회 아산의학상 기초의학부문을 받았다.