2026년 노벨 생리의학상, 광유전학 개척자들에게 돌아가

ㅇ 2026년 노벨 생리의학상, 광유전학 개척자들에게 돌아가

- 막스플랑크연구회 출신 연구자인 페터 헤게만(Peter Hegemann)과 게오르크 나겔(Georg Nagel)이 빛에 반응하는 이온통로를 발견한 공로로 2026년 노벨 생리의학상을 수상함

- 두 연구자는 스탠퍼드대학교의 칼 다이서로스(Carl Deisseroth)와 함께 광유전학(optogenetics)을 개척한 연구자로 평가받음

- 광유전학은 채널로돕신(channelrhodopsin) 등 빛에 반응하는 단백질을 이용해 특정 신경세포의 활동을 스위치처럼 정밀하게 조절하는 기술임

- 이 기술은 뇌 신경망의 작동 원리를 연구하는 방식을 크게 발전시켰으며, 최근에는 청각·시각장애 등을 위한 새로운 치료 기술 개발에도 활용됨

ㅇ 미세조류의 빛 감지 단백질에서 출발

- 헤게만은 1986~1993년 독일 마르틴스리트의 막스플랑크 생화학연구소에서 연구그룹을 이끌었으며 이후 레겐스부르크대학교를 거쳐 2005년 베를린 훔볼트대학교 교수로 임용됨

- 나겔은 1992~2004년 프랑크푸르트 막스플랑크 생물물리학연구소에서 연구그룹을 이끌었고 2004년부터 뷔르츠부르크대학교 교수로 재직함

- 두 연구자가 연구한 채널로돕신은 단세포 녹조류인 클라미도모나스 레인하르디티(Chlamydomonas reinhardtii)의 세포막에서 발견되는 단백질임

- 이 조류는 빛을 감지하는 채널로돕신을 이용해 광합성에 필요한 빛을 찾아 움직이며, 빛을 받으면 세포막을 통해 양전하 이온이 통과하도록 함

ㅇ 빛으로 신경세포를 켜고 끄는 광유전학

- 채널로돕신 유전정보를 동물의 신경세포에 전달하면 신경 세포막에 빛에 반응하는 이온통로가 형성됨

- 이후 특정 파장의 빛을 비추면 양이온이 신경세포 안으로 유입돼 전기신호가 발생하면서 특정 신경세포가 선택적으로 활성화됨

- 반대로 빛에 반응해 음이온을 통과시키는 채널 단백질을 이용하면 신경세포의 활동을 억제하는 것도 가능함

- 이를 통해 빛으로 특정 신경세포의 활동을 선택적으로 조절하고, 신경회로가 행동·감각·질환에 미치는 역할을 정밀하게 연구할 수 있게 됨

ㅇ 기초연구에서 새로운 치료 기술로

- 빛에 반응하는 이온통로의 발견은 기초연구가 새로운 연구 방법을 넘어 실제 의료기술 개발로 이어질 수 있음을 보여주는 대표적인 사례로 평가됨

- 채널로돕신을 비롯한 광활성 이온통로는 광유전학이라는 새로운 연구 분야를 탄생시켰을 뿐 아니라 새로운 치료법 개발에도 활용되고 있음

- 광유전학은 전기신호 대신 빛으로 청각신경을 정밀하게 자극하는 차세대 인공와우와 손상된 망막의 신경세포가 다시 빛에 반응하도록 하는 시각 보조·치료 기술 등으로 활용 범위가 확대되고 있음

- 이번 연구는 빛 감지 단백질에 대한 기초연구가 뇌 신경망을 정밀하게 제어하는 기술로 발전해 청각·시각 등 신경계 질환의 치료 가능성까지 확장했다는 데 의미가 있음

Source: MPG