2026년 노벨 생리의학상은 빛으로 신경세포를 활성화·억제하는 기술인 광유전학(optogenetics)을 만든 세 과학자가 공동 수상했습니다. 스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 10월 5일 칼 다이서로스(Karl Deisseroth), 페터 헤게만(Peter Hegemann), 게오르크 나겔(Georg Nagel)을 공동 수상자로 발표했어요.

수상 이유는 빛으로 열리는 이온 채널과 광유전학에 관한 발견입니다. 녹조류가 빛을 향해 헤엄치게 하는 단백질이 연구의 시작이었어요.

푸른 빛을 받아 신호를 내는 신경세포 개념 컷 푸른 빛을 받아 신호를 내는 신경세포 개념 컷 — 출처: 개념 컷 · agy 자가 생성

수상자와 수상 내용

수상자 소속 출생
칼 다이서로스 HHMI·스탠퍼드대 (미국) 1971년
페터 헤게만 베를린 훔볼트대 (독일) 1954년
게오르크 나겔 뷔르츠부르크대 (독일) 1953년

상금은 약 17억 원(1,200만 스웨덴 크로나, 약 120만 달러)으로 세 사람이 똑같이 나눕니다. 헤게만은 막스플랑크 생화학연구소, 나겔은 막스플랑크 생물물리학연구소에 있을 때 수상 업적을 수행했다고 노벨위원회는 밝혔어요.

노벨위원회 위원장 Per Svenningsson은 광유전학이 예전에는 불가능했던 방식으로 뇌 기능을 분석할 기회를 준다고 평가했습니다.

발견에서 수상까지

광유전학 발견에서 노벨상까지 주요 연도 광유전학 발견에서 노벨상까지 주요 연도 — 출처: 노벨위원회 보도자료 · 논문 기반 자가 렌더

시작은 단세포 녹조류 클라미도모나스(Chlamydomonas)였습니다. 헤게만은 이 녹조류가 어떻게 빛 쪽으로 헤엄치는지 궁금해했고, 2000년대 초 나겔과 함께 세포 표면에서 채널로돕신(channelrhodopsin)이라는 단백질을 발견했어요. 푸른 빛을 받으면 단백질에 통로가 열려 전하를 띤 이온이 세포 안으로 흘러 들어가고, 그 결과 전기 신호가 생깁니다.

두 사람은 이 단백질을 어떤 세포에 도입해도 그 세포가 빛에 반응한다는 사실도 확인했습니다. 노벨위원회 보도자료 기준으로 다이서로스는 2005년 채널로돕신 유전자를 쥐의 신경세포에 도입해 푸른 빛으로 신경 신호를 일으키는 데 성공했고, 2년 뒤에는 살아 있는 생쥐의 뇌에서 작동시켰어요.

2005년 논문

2005년 Nature Neuroscience 논문 제목과 초록 2005년 Nature Neuroscience 논문 제목과 초록 — 출처: Nature Neuroscience

2005년 8월 Nature Neuroscience에 실린 Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity가 그 성과입니다. 에드워드 보이든(Edward Boyden)이 제1저자, 다이서로스가 교신저자이고 수상자 나겔도 공동저자로 참여했어요.

연구진은 채널로돕신-2 유전자를 렌티바이러스로 포유류 신경세포에 도입하고 빛을 빠르게 켜고 꺼서, 신경세포의 발화를 밀리초(1,000분의 1초) 단위로 조절했다고 초록에 적었습니다. 흥분성·억제성 신호 전달까지 빛으로 조절할 수 있었어요. 이 논문의 피인용 횟수는 Nature 페이지 기준 4,704회입니다.

광유전학의 원리

특정 신경세포만 빛에 반응하도록 만든 뇌 회로 개념 컷 특정 신경세포만 빛에 반응하도록 만든 뇌 회로 개념 컷 — 출처: 개념 컷 · agy 자가 생성

[유전자 전달] 빛 감지 단백질 유전자를 특정 종류의 신경세포에만 도입

[빛 자극] 그 부위에 빛을 쏘아 해당 신경세포만 활성화하거나 억제

예전 방식은 뇌의 특정 부위를 손상시키거나 전기로 자극해 기능을 추정했는데, 주변 세포까지 함께 영향을 받아 원인과 결과를 증명하기 어려웠어요. 광유전학은 특정 종류의 세포만 정해진 순간에 활성화하거나 억제할 수 있어 그 세포가 기억·감정·행동에 직접 관여하는지 실험으로 확인할 수 있습니다.

사람 치료 사례

2021년 Nature Medicine 시각 기능 부분 회복 논문 초록 2021년 Nature Medicine 시각 기능 부분 회복 논문 초록 — 출처: Nature Medicine

노벨위원회는 임상 의학에서 시각장애인의 시력을 회복시키려는 시도에 광유전학이 쓰이고 있다고 소개했습니다. 대표 사례가 2021년 5월 Nature Medicine에 실린 José-Alain Sahel·Botond Roska 연구팀의 논문이에요.

망막색소변성증으로 시력을 잃은 환자 1명의 한쪽 눈에 빛 감지 단백질 ChrimsonR 유전자를 담은 바이러스 벡터를 주사하고, 주변 밝기 변화를 감지해 망막에 빛 신호를 쏘는 고글을 씌웠습니다. 환자는 고글을 쓴 상태에서 그 눈만으로 물체를 인식하고 위치를 찾고 세고 만질 수 있었고, 시각피질 위에서 물체에 반응하는 뇌파도 기록됐어요. 저자들은 신경퇴행성 질환에서 광유전학 치료 후 기능이 부분 회복된 첫 보고 사례라고 적었습니다.

아직 치료법이 아닌 이유

수상 소식과 함께 광유전학이 곧 뇌 질환 치료로 이어질 것처럼 읽히기 쉽지만, 사람 적용은 초기 단계입니다.

제약 내용
유전자 전달 바이러스 벡터로 사람 세포에 유전자 삽입 필요
빛 전달 뇌 깊은 곳은 광섬유 등 장치 이식 필요
임상 근거 2021년 시력 회복 보고는 환자 1명
회복 수준 고글 착용 시 물체 인식, 정상 시력 아님

눈은 빛이 바깥에서 들어갈 수 있는 기관이라 첫 임상 대상이 됐어요. 뇌 질환은 빛을 전달할 장치를 머리 안에 넣어야 해서 연구 도구에서 치료로 적용되기까지 더 많은 검증이 필요합니다. 노벨위원회도 수상 이유를 치료 성과가 아니라 뇌가 어떻게 작동하는지 밝히는 방법을 개발한 데 두었어요.

국내 연구

KAIST·IBS 연구팀의 2025년 Nature Communications 논문 제목과 초록 KAIST·IBS 연구팀의 2025년 Nature Communications 논문 제목과 초록 — 출처: Nature Communications / Hyeon 외 (CC BY 4.0)

국내에서는 KAIST 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 빛으로 단백질 활성을 조절하는 광유전학 도구를 꾸준히 개발해 왔습니다. 2025년 8월에는 KAIST 김대수 교수, 기초과학연구원(IBS) 이창준 단장 연구팀과 함께 Nature Communications에 파킨슨병 연구를 발표했어요.

빛으로 신경 보호 신호(c-RET)를 활성화하는 optoRET 기법과 AI 3차원 자세 추정을 결합해, 파킨슨병 모델 생쥐의 걸음걸이·팔다리 협응·떨림 같은 행동 지표로 중증도를 기존 검사보다 일찍 구분하고 증상 진행이 완화되는 것을 확인했습니다. 다만 실험 대상은 수컷 생쥐였고 사람 대상 결과는 아니에요.

참고 출처