DN 보도에 따르면, 올해 노벨 생리의학상은 뇌 연구에 혁신을 가져온 '광유전학(Optogenetics)' 기술을 개발한 과학자들에게 돌아갔습니다. 이 기술은 빛을 이용해 살아있는 뇌의 신경세포를 제어하는 방법을 제시하며, 다양한 뇌 질환 치료의 새로운 가능성을 열 것으로 기대됩니다.
광유전학 기술의 원리
광유전학의 핵심은 빛에 반응하는 단백질인 '채널로돕신-2(channelrhodopsin-2)'입니다. 1990년대 초 Peter Hegemann이 빛을 감지하는 조류(Chlamydomonas)에서 이 단백질을 발견했습니다. 이 단백질은 세포막에 존재하며, 빛을 받으면 이온 통로가 열려 세포 내로 이온이 이동하게 됩니다. Georg Nagel은 이 단백질의 유전자를 규명했으며, Karl Deisseroth는 이 유전자를 신경세포에 삽입하고 파란색 빛을 쬐었을 때 신경 신호가 발생하고 다른 신경세포로 전달되는 것을 확인했습니다. 2007년에는 살아있는 쥐의 신경세포를 활성화시켜 수염의 움직임을 제어하는 데 성공했습니다.
뇌 기능 이해의 새로운 도구
광유전학 기술은 바이러스를 이용해 빛에 반응하는 이온 통로 유전자를 특정 신경세포에 삽입하는 방식으로 작동합니다. 유전자가 삽입된 신경세포는 채널로돕신-2 단백질을 생산하게 되며, 이를 통해 특정 신경세포를 빛으로 자극하여 뇌의 정상적인 기능과 질병 메커니즘을 연구할 수 있습니다. 예를 들어, 시상하부에 있는 특정 신경세포를 빛으로 자극하여 동물이 깨어나도록 유도함으로써 각성 상태를 조절하는 신경 메커니즘을 밝혀냈습니다.
질병 치료에 대한 잠재적 기여
광유전학은 주로 뇌 기능에 대한 이해를 높이는 도구로 활용되지만, 그 응용 가능성은 질병 치료까지 확장됩니다. Nobel 위원회 부위원장인 Sten Linnarsson 교수는 이 기술이 기억 형성과 관련된 뇌 메커니즘을 이해하는 데 도움을 주어 치매와 같은 기억 장애 질환 연구에 기여할 수 있다고 밝혔습니다. 또한, 파킨슨병, 중독, 우울증, 정신분열증, 자폐증, 불안 장애 등 다양한 질환의 병태생리를 이해하는 데 중요한 역할을 할 것으로 전망됩니다.
