2026 노벨 생리의학상, ‘빛으로 신경세포 조절’ 광유전학 개척 3인 수상
‘광유전학’ 칼 다이서로스, 페터 헤게만, 게오르크 나겔 공동수상
빛으로 살아있는 뇌 신경세포 활동 켜고 끄는 기술 개발
2026년 올해 노벨 생리의학상은 빛을 이용해 신경세포를 제어하는 ‘광유전학’ 분야를 개척한 칼 다이서로스, 페터 헤게만, 게오르크 나겔 등 3인에게 돌아갔다.
스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨총회는 10월 5일 (현지시간) 빛에 의해 열리고 닫히는 광개폐성 이온 채널과 광유전학에 관한 연구 공로를 인정해 이들을 2026년 노벨 생리의학상 공동 수상자로 결정했다고 발표했다.
노벨위원회에 따르면 수상자인 헤게만과 나겔은 특정 파장의 빛에 반응하는 독특한 특성의 단백질인 ‘채널로돕신’을 규명했다. 연구진은 해당 단백질을 다양한 세포에 주입했을 때 세포가 빛에 반응하도록 유도할 수 있음을 규명해 기술의 토대를 마련했다.
노벨위원회는 이처럼 빛으로 뇌와 신경망 신호를 정밀하게 조작하는 광유전학이 전 세계 신경과학계에서 영향력을 빠르게 확대하고 있다고 평가했다.
광유전학은 빛을 이용해 살아있는 세포, 특히 신경세포의 활동을 정밀하게 조절하는 기술이다. 빛에 반응하는 단백질을 신경세포에 넣은 뒤 빛을 비추면 특정 신경세포의 활동을 활성화하거나 억제할 수 있다.
이 기술을 통해 연구자들은 뇌 속 수많은 신경세포 가운데 특정 세포가 어떤 기능을 담당하는지 직접 확인할 수 있게 됐다.
위원회는 “이 방법은 현재 전 세계 연구실에서 뇌의 신비를 밝히는 데 사용되고 있다”고 설명했다.
– 세포에 ‘빛 스위치’
노벨위원회에 따르면 광유전학의 출발점은 헤게만과 나겔이 발견한 ‘채널로돕신’ (channelrhodopsin)이라는 단백질이다. 두 사람은 이 단백질을 어떤 세포에 넣든 해당 세포가 빛에 반응하게 된다는 사실을 밝혀냈다.
쉽게 말하면 원래 빛에 반응하지 않던 세포에 빛으로 켜고 끌 수 있는 ‘스위치’를 장착한 셈이다.
다이서로스는 여기서 한발 더 나아갔다. 쥐의 신경세포에 채널로돕신 유전자를 넣은 뒤 파란빛을 비추자 실제 신경신호를 발생시킬 수 있다는 사실을 입증했다.
이후 살아 있는 생쥐의 뇌에서도 특정 신경세포의 활동을 빛으로 조절하는 데 성공했다.
– 뇌 회로를 빛으로 직접 켜고 끄는 ‘광유전학’
이처럼 빛을 이용해 특정 신경세포의 활동을 정밀하게 조절하는 기술이 바로 광유전학이다. 기존에는 뇌의 특정 부위가 어떤 기능을 담당하는지 알아내더라도 개별 신경세포나 회로를 실시간으로 선택해 작동시키거나 멈추게 하는 데 한계가 있었다.
광유전학은 특정 세포만 골라 빛에 반응하도록 만든 뒤 빛을 조사해 해당 신경회로를 직접 제어할 수 있게 했다. 이를 통해 연구자들은 특정 신경세포가 움직임, 기억, 감정, 보상, 공포 등과 어떤 관련이 있는지 훨씬 정밀하게 분석할 수 있게 됐다.
광유전학은 등장 이후 전 세계 신경과학 연구에 빠르게 확산하며 뇌 기능을 연구하는 대표적인 실험기법 가운데 하나로 자리 잡았다.
– ‘빛으로 뇌 조절’ … 신경과학 연구 판 바꿔
이번 노벨상은 단순히 새로운 단백질 하나를 발견한 것에 대한 평가가 아니다. 헤게만과 나겔이 빛에 반응하는 단백질이라는 도구를 발견했고, 다이서로스가 이를 실제 신경세포와 살아 있는 뇌에 적용하면서 하나의 새로운 연구 분야를 만들어냈다는 데 의미가 부여된다.
빛이라는 매우 정밀한 자극을 이용해 원하는 신경세포를 선택적으로 활성화하거나 억제할 수 있게 되면서 뇌 회로가 행동과 질병에 어떤 영향을 미치는지 직접 확인할 수 있는 길이 열린 것.
노벨위원회는 이들의 발견을 통해 발전한 광유전학이 세계적으로 빠르게 확산하며 신경과학 연구에 큰 영향을 미쳤다고 평가했다.
한편, 올해 노벨상은 이날 (5일) 생리의학상을 시작으로 6일 물리학상, 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상을 거쳐 12일 경제학상까지 차례로 모두 6개 부문 수상자를 발표한다.
크리스천라이프 편집부