빛을 이용한 세포활동 조절 알츠하이머 치료의 새로운 전환점
빛을 이용한 세포활동 조절 알츠하이머 치료의 새로운 전환점
2007년, 미국 스탠퍼드대학교의 한 실험실에서 머리에 광섬유 케이블이 연결된 쥐가 먹이를 먹고 있었다
연구진이 스위치를 켜자 푸른 빛이 쏘아졌고, 쥐는 즉시 왼쪽으로 돌기 시작했다
마치 팽이처럼 제자리에서 원을 그리며 움직였는데, 이는 빛이 오른쪽 뇌의 운동 회로를 자극했음을 의미했다
불빛을 끄자 쥐는 바로 행동을 멈췄다
이 순간은 광유전학 기술이 동물에게 성공적으로 적용된 시점이었다
이 연구를 이끌어 광유전학의 선구자라고 알려진 칼 다이서로스 교수는 지난달 제18회 아산 의학상을 받기 위해 한국을 방문했다
다이서로스 교수는 본지와 인터뷰에서 실험 성공 당시를 회상하며 많은 이들이 불가능한 연구에 매달리지 말라 고 했지만,
가능성을 보았고 끝까지 도전하고 싶었다며 부정적인 전망에도 불구하고 세계에 광유전학 기술을 선보일 수 있었다고 밝혔다
광유전학은 빛과 유전학을 결합한 신경과학 분야로, 빛을 통해 세포 활동을 정밀하게 조절하는 기술이다
주로 뇌의 신경세포 활동을 제어하는 데 사용되며 신경 질환 치료에 활용된다
다이서로스 교수는 빛을 감지하는 단백질인 채널로돕신을 활용하여 동물 세포의 활동을 빛으로 조절하는 가설을 실험을 통해 입증하여 광유전학에 대한 기초를 세웠다
광유전학이 다양한 동물 행동을 통제하고 신경·정신 질환 치료에도 적용되기 시작하면서 그는 매년 노벨 생리의학상 후보로 거론되고 있다
인터뷰에서 다이서로스 교수는 2007년 최초로 살아있는 동물에 광유전학을 적용한 성공 후 독일에서도 비슷한 연구를 시도했으나
중간에 포기했다는 소식을 들었다며 과학적 발견에는 다른 이들이 불가능하다고 평가하더라도 끝까지 해보려는 도전 정신이 필요하다고 강조했다
광유전학 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 과거에는 금속 전극이나 광섬유를 뇌에 삽입해야 했던 반면 최근에는
유전자 전달 방식이 정교해져 보다 정밀하고 덜 침습적인 빛 자극 기술이 개발되고 있다
뇌·컴퓨터 인터페이스 기술 뉴럴링크와의 차이에 대해 다이서로스 교수는 뉴럴링크는 주로 신경 신호를 읽고 해석하는 기술이며
광유전학은 신경세포 활동을 직접 조절한다며 신경 및 정신 질환 치료에는 광유전학이 더 적합한 접근법이 될 수 있다고 설명했다
그는 앞으로 뇌에 대한 이해가 깊어질수록 광유전학으로 치료할 수 있는 질환도 늘어날 것이라며 특정 뉴런에만
선택적으로 작용하는 약물 형태로 발전시키면 알츠하이머 같은 질환의 증상을 효과적으로 완화할 수 있을 것이라고 전망했다
그의 제자 중에는 정광훈 MIT 교수, 이진형 스탠퍼드대 교수, 김성연 서울대 화학부 교수 등 여러 한국인이 있다
다이서로스 교수는 한국 과학기술계가 패스트 팔로어에서 퍼스트 무버가 되려면 실패를 두려워하지 않는 도전 문화를
키우는 것이 중요하다고 말하며, 학계뿐 아니라 기업에서도 실패해도 괜찮다는 분위기를 만들어야 한다고 강조했다
광유전학은 빛에 반응하는 단백질을 특정 세포에 발현시켜 세포의 활동을 정밀하게 조절하는 기술이다
빛을 비추기만 해도 신경세포를 촉진하거나 억제할 수 있으며, 주로 뇌 신경세포 활동 제어와 뇌과학 연구 및 신경 질환 치료에 활용된다
