역대 수상자 소개

제18회 아산의학상 수상자 (2025년)
기초의학부문 칼 다이서로스 교수 / 스탠포드대 생명공학 및 정신의학·행동과학부 광반응성 이온채널의 작동원리 규명을 통한 광유전학 개척

기초의학부문 수상자로 선정된 칼 다이서로스 미국 스탠포드대학교 생명공학 및 정신의학·행동과학부 교수(53세)는 빛에 반응하는 단백질을 이용해 생체 조직의 세포들을 빛으로 제어하는 유전학 기술인 광유전학(Optogenetics)의 창시자로서 감각, 인지, 행동의 세포적 기반을 이해하고 뇌와 행동 간의 연결 기전을 밝힌 공로를 인정받았다.

칼 다이서로스 교수는 미국 스탠포드대학교에서 신경과학 박사학위를 취득하고, 정신건강의학과 전공의 과정을 수료한 후 자신의 연구실에서 빛에 반응하는 이온 채널의 작동 원리를 밝혀내고, 살아있는 동물의 단일 세포 역할을 탐구하는 방법을 개발하는 등 광유전학 기술을 통해 생명 시스템 연구에 큰 변화를 가져왔다.

칼 다이서로스 교수는 녹조류에 있는 청색광단백질 ‘채널로돕신’을 처음으로 생쥐의 신경세포에 이식한 뒤 빛을 이용해 세포의 활성화를 제어하는 데 성공한 연구 결과를 2005년 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’에 발표했다. 또 빛을 이용해 신경계 구성 세포인 뉴런을 활성화하거나 억제할 수 있음을 입증한 연구 결과를 2007년 세계적인 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재하고, 2008년에는 적색광과 같은 장파장의 빛에 반응하는 채널로돕신을 발견하여 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’에 발표했다. 최근에는 미세한 강도의 적색광을 사용하여 뇌 깊숙한 곳에 위치한 신경세포들을 자극하거나 세포들을 하나씩 정밀하게 조절할 수 있는 혁신적인 기술들을 개발해 ‘사이언스(Science)’, ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’ 등 유수 저널에 게재하기도 했다.

칼 다이서로스 교수의 연구는 광유전학에서 필수적인 역할을 하는 채널로돕신 단백질의 작동 기전을 연구하는 것으로 이어졌다. 2012년 채널로돕신의 결정구조를 세계 최초로 밝힌 것을 시작으로 2018년에는 음이온을 투과시키는 채널로돕신의 결정구조를, 2022년과 2023년에는 적색광에 반응하여 활성화되거나 억제되는 채널로돕신들의 결정구조를 밝힌 연구 결과들을 ‘네이처(Nature)’와 ‘셀(Cell)’에 발표했다.

칼 다이서로스 교수의 광유전학 연구는 뇌의 특정 회로가 배고픔, 갈증, 각성, 공포와 같은 생존 본능에 어떻게 연결되어 있는지를 밝히는 것으로 확장됐다. 시상하부가 생존 본능과 관련된 중요한 신경 회로들을 조절하는 역할을 한다는 연구 결과를 2011년 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 발표했고, 기억 형성과 회수 과정에서 중요한 역할을 하는 신경 회로들이 어떻게 뇌에서 생리적 반응을 유도하는지 분석한 연구 결과를 2019년 ‘셀(Cell)’에 발표했다. 칼 다이서로스 교수의 연구는 세계적으로 1만 회 이상 인용되며 생명 시스템 연구에 큰 변화를 가져왔다.

칼 다이서로스 교수는 우리나라 의과학자들을 스탠포드 연구실로 초청해 광유전학 기술을 전수하고, 여러 연구에서 주도적인 역할을 수행하도록 하는 등 후학 양성에 힘쓰며 국내 의과학 발전에도 기여했다. 일례로 김성연 서울대 화학부 교수는 스탠포드대 신경과학 박사과정 당시 칼 다이서로스 교수와 함께 불안의 증감을 조절하는 뇌 신경의 메커니즘을 발견해 2013년 ‘네이처(Nature)’에 발표했다.

칼 다이서로스 교수는 다양한 연구를 통해 80여 건의 특허를 보유하고 있으며 2019년에는 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’가 선정하는 세계 최고의 기술 이전 연구자로 인정받았다. 전 세계 기업들은 광유전학 기술을 중추신경계 질환의 새로운 치료법 개발에 활용하고 있으며, 최근에는 광유전학 기술을 이용해 망막 변성으로 인한 실명 치료에 성공하기도 했다.