▲ (좌)데이비드 줄리어스 교수 (우) 아르뎀 파타푸티안 교수

캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 데이비드 줄리어스 교수와 스크립스 연구소의 아르뎀 파타푸티안 교수가 지난 4일 2021년 노벨 생리의학상을 수상했다. 

▲ 온도수용체 TRPV1과 촉각수용체인 PIEZO2에 대한 설명

데이비드 교수는 온도수용체 TRPV1을, 아르뎀 교수는 압력과 물리적 자극에 반응하는 수용체인 PIEZO2 발견에 이바지한 공로를 인정받은 것이다.

데이비드 줄리어스 교수가 캡사이신을 이용해 발견한 TRPV1은 '고통으로 인식되는 수준의 온도에서 활성화되는 열감지 수용체'이며, 이 수용체의 이동통로를 차단할 때 통증을 줄일 수 있다.

대형 제약사들의 후속 연구를 통해 개발된 신경 통증 자극을 줄여주는 리도카인(lidocaine), 나트륨 채널 차단제(sodium channel blocker), 칼슘 채널 차단제(calcium channel blocker) 및 스테로이드 등의 TRPV1 차단물질은 현재 CRPS와 같은 희귀 통증 질환부터 일반 통증 질환까지 통증치료제에 폭넓게 활용되고 있다.

아르뎀 파타푸티안 교수는 자극이 압력이나 촉각 신호로 전환되는 과정에 대한 연구를 수행했다. 아르뎀 교수의 연구팀은 자극을 주었을 때, 측정 가능한 전기적 신호를 내보내는 세포주를 우선 확인했다.

다음으로 72개의 유전자 후보군을 준비해 하나씩 비활성화하는 과정을 거쳤고, 이 과정에서 '비활성화시 세포주의 기계적 민감성이 저하되는' 유전자를 찾아냈다. 그리스어의 '압력(Piezi)'이라는 단어를 이용해, 이 유전자는 PIEZO1이라 명명되었다.

이후 이와 유전적 유사성을 지닌 PIEZO2가 발견되었으며, 이 유전자가 감각뉴런에서 민감히 반응한다는 사실을 밝혀냈다. 후속 연구를 통해 PIEZO2는 자세와 움직임을 조절하는 감각에 중대한 영향을 주며, PIEZO1과 PIEZO2 수용체는 혈압, 배뇨, 호흡 등에 관여한다는 사실도 밝혀졌다.

한편, 데이비드 교수와 아르뎀 교수는 우리 몸이 차갑게 느끼는 물질인 '멘톨'을 이용해 '차가운 것을 감지하는' 수용체인 TRPM8의 이동 경로 역시 밝혀냈다.

스웨덴 카롤린스카 연구소의 노벨상위원회는 "인간이 주변 상황을 인식하는 신경적 자극에 열과 냉기, 기계적 자극 등이 어떻게 영향을 미치는지 밝혀낸 이 연구는, 다양한 생리적 과정에서 인간의 기능을 해명하는데 사용될 뿐만 아니라 만성통증을 비롯한 광범위한 질병 치료제의 개발 가능성을 제시했다"라고 이번 수상자 선정의 이유를 밝혔다.