▲ KAIST 허원도 교수

미래창조과학부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 허원도 교수(기초과학연구원 그룹리더)를 선정했다고 밝혔다.

허원도 교수는 빛으로 생체 내 세포 기능을 제어하는 광유전학 원천기술을 개발하여 수술이나 약물투여 없이 레이저나 LED 빛을 쏘아 알츠하이머, 암 등 칼슘이온 관련 질환의 발병원인을 밝히고, 차세대 광유전학 기술들을 개발하여 새로운 생물학 연구방법을 제시한 공로가 높이 인정되어 이달의 과학기술인상 수상자에 선정되었다.

광유전학이란 광학과 유전학의 합성어로 빛으로 세포나 단백질의 기능을 제어하는 기술이며, 칼슘이온이란 세포의 기능조절에 있어서 필수적인 이온으로 세포내에서의 특정농도와 특정위치에 따라 세포의 기능이 특이적으로 조절된다. 

현재, 빛으로 생체 조직의 세포들을 조절하는 광유전학은 신경세포를 단순하게 활성화 또는 비활성화시키는 기술들이 일반적이다. 허원도 교수는 칼슘이온채널 활성화 기술(OptoSTIM1)을 개발하여 빛을 이용해 생체 내 칼슘이온을 활성화시킬 뿐만 아니라, 빛으로 칼슘농도를 올렸을 때 생쥐의 기억력이 2배로 향상된다는 것을 세계 최초로 보여주었다.

이 기술로 빛의 강도와 노출 시간에 따라 원하는 만큼 칼슘이온을 유입시키고 잔류 시간도 조절할 수 있어, 단일세포나 살아있는 동물조직에서 다양한 세포들의 기능을 원격조정할 수 있게 된다.

실험 결과, 칼슘이온의 영향을 받는 세포들 중 정상세포, 암세포, 인간 배아 줄기세포 등에 빛을 쐈을 때 칼슘이온 유입이 활성화되는 것이 확인되었다. 빛으로 칼슘이온의 농도를 제어함으로써 세포 성장, 신경물질 전달, 근육 수축, 호르몬 조절 등 생명현상의 조절이 가능해진 것이다.

허원도 교수는 “그동안 채널로돕신을 이용하여 신경세포를 활성화하는 광유전학이 일반적이었는데, 칼슘이온채널 활성화를 통한 새로운 광유전학 기술 개발로 다양한 생물학 연구뿐만 아니라 신경생물학 연구에서 필수적인 연구기법으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.