온도와 촉각 수용체 발견으로 노벨 생리의학상 수여

이 발견은 향후 의학뿐 아니라 로봇공학과 가상현실에서도 활용될 수 있다.

스톡홀름의 노벨위원회는 생리의학 분야 수상자로 데이비드 줄리어스와 아뎀 파타푸티안을 발표했다. 이들은 온도나 예를 들어 접촉이 어떻게 인간의 감각으로 바뀌는지 밝혀냈다.

연구진은 피부와 내부 장기의 기계적 자극에 반응하는 수용체를 발견했다.

시상식은 코로나바이러스 대유행으로 인해 원격으로 진행됐으며, 노벨위원회 웹사이트에서 생중계됐다.

이 발견은 의학에서 가상현실과 로봇공학에 이르기까지 다양한 분야에 잠재적으로 활용될 수 있다.

“발견의 수준은 매우 높아야 한다. 기존 것의 발명이나 개량이어서는 안 된다. 반드시 발견이어야 한다”고 노벨위원회는 시상을 앞두고 밝혔다.

1955년에 태어난 줄리어스는 샌프란시스코 캘리포니아대학교에서 연구하며, 최근 수십 년간 사람이 접촉과 통증을 느끼도록 돕는 분자 메커니즘을 연구해 왔다.

그의 지도 아래 연구팀은 신경 섬유가 고온과 저온을 구별하도록 하는, 온도에 민감한 수용체 계열 전체를 발견했다. 이는 매운 고추 등 천연 식품의 성질을 이용한 것이다.

이렇게 줄리어스는 나중에 TRPV1로 명명된 캡사이신 수용체를 발견했다. 이는 이 연구자가 다른 발견으로 나아가는 계기가 되었다.

줄리어스가 단백질이 열에 반응하는 능력을 연구했을 때, 그는 인체가 고통스럽다고 느끼는 온도에서 활성화되는 열 감지 수용체를 찾아냈다는 것을 깨달았다.

이후 줄리어스는 냉기에 의해 활성화되는 수용체 TRPM8을 규명했다. 

데이비드 줄리어스와 아뎀 파타푸티안은 서로 독립적으로 멘톨을 사용해 이 수용체를 찾아냈다. 

연구진은 TRPV1 및 TRPM8과 관련된 이온 채널을 규명했으며, 이 채널들은 서로 다른 온도에서 활성화됐다.

“데이비드 줄리어스의 TRPV1 발견은 온도 변화가 어떻게 신경계에 신호를 일으키는지 이해하게 한 돌파구였다”고 노벨위원회는 밝혔다. 

온도 감지 메커니즘 외에도, 과학자들은 아직 완전히 이해되지 않은 접촉 메커니즘에도 관심을 가졌다. 

아뎀 파타푸티안은 기계적 자극에 의해 활성화되는 수용체를 규명하는 연구를 시작했다. 

파타푸티안과 동료들은 세포를 촉각에 민감하게 만드는 단 하나의 유전자를 찾아내는 데 성공했다. 그리고 Piezo1(그리스어 ‘압력’에서 유래)이라는 새로운 이온 채널이 발견되었다. 이후 Piezo2라는 두 번째 유전자도 발견되었다. 

연구진은 Piezo1과 Piezo2가 세포막에 압력이 가해질 때 활성화되는 민감한 이온 채널이라는 사실을 확인했다.

파타푸티안의 과학적 돌파구는 Piezo2가 촉각 민감성에 필수적이라는 사실을 확인하는 데 도움을 주었다. 

또한 이 채널은 신체의 위치와 움직임을 감지하는 데 중요한 감각에서도 핵심적인 역할을 한다. 

또한 Piezo1과 Piezo2 채널은 혈압, 호흡, 방광 조절 등 중요한 생리적 과정을 조절한다.

“노벨상 수상자들이 밝힌 TRPV1, TRPM8, Piezo 채널의 발견 덕분에 우리는 열, 냉기, 기계적 힘이 어떻게 신경 충동을 일으켜 주변 세계를 인지하고 적응하게 하는지 이해하게 되었다”고 노벨상 웹사이트는 전했다.

이 지식은 의학에서 많은 질병, 특히 만성 통증의 치료에 활용되고 있다.

이번 주에 노벨위원회는 다섯 개 분야의 수상자를 추가로 발표한다. 화요일에는 물리학상, 수요일에는 화학상, 목요일에는 문학상 수상자가 발표된다. 금요일에는 노르웨이 수도에서 노벨평화상 수상자가 발표되며, 이 상에는 329명의 후보가 경합하고 있다. 10월 11일에는 경제학상 수상자가 발표된다.