녹조류는 왜 빛 쪽으로 헤엄칠까 — 그 질문이 노벨상이 되기까지

이 노벨상의 가장 즉각적인 효과는 전 세계적인 관심과 자금 흐름의 변화다. 노벨상 수상 분야는 역사적으로 수상 직후 연구 제안서 증가와 학생 지원 급증의 패턴을 보여왔고, 옵토제네틱스도 예외가 아닐 것이다. 다이서로스, 헤게만, 나겔 세 사람의 이름이 전 세계 뉴스에 동시에 등장하면서, 이 기술의 존재 자체를 처음 알게 되는 연구자, 투자자, 정책 결정자가 상당할 것으로 보인다. 특히 기초과학 예산을 둘러싼 정치적 논쟁이 활발한 국가들에서, "녹조류 연구가 노벨상이 됐다"는 서사는 기초연구 옹호론자들에게 강력한 무기가 될 수 있다. 나는 이 효과가 학술 컨퍼런스 초청, 미디어 출연, 정부 자문 같은 형태로 구체화될 것이라고 본다. 다만 노벨상의 대중적 관심이 과학적 현실보다 앞서가는 기대를 만들어낼 위험도 동시에 존재하며, 이 점에 대해서는 뒤에서 다시 다룬다. 또한 노벨상 발표와 함께 보이든 배제 논쟁이 과학 커뮤니티와 소셜미디어를 통해 더 널리 확산될 것이고, 이것이 노벨재단의 3인 상한에 대한 공식적 재검토 논의로 이어질 가능성도 배제할 수 없다.

임상 측면에서는, 현재 진행 중인 시력 회복 관련 임상시험들에서 앞으로 나올 후속 데이터가 이 분야의 첫 번째 시험대가 될 것이다. Frontiers in Neuroscience(2023)에 따르면, 시력 회복은 옵토제네틱스가 임상시험에 들어간 유일한 분야이며 6건의 시험이 등록되어 있다. 노벨상 수상이라는 대형 이벤트가 이 시험들에 대한 관심을 높이고, 환자 모집이나 추가 자금 확보에 긍정적으로 작용할 수 있다. 다만 임상시험은 과학적 엄밀성이 절대 우선이므로, 노벨상 수상 자체가 시험의 속도를 직접 가속화하지는 않는다. 제대로 된 임상 데이터는 제 시간에 나올 것이고, 서두르면 오히려 신뢰를 잃는다. 단기적으로는 기존 시험의 중간 결과 발표와 새로운 시험의 개시 여부를 주목하는 것이 합리적이다. 또한 2021년 한 해에만 922편이 발표된 옵토제네틱스 논문의 성장세가 노벨상 효과로 더 가팔라질지도 지켜볼 만한 관전 포인트다.

중기적으로는 옵토제네틱스 도구 자체의 기술적 정교화가 가장 주목할 변화가 될 것이라고 나는 본다. 현재 사용되는 채널로돕신 변이체들은 이미 초기 버전보다 크게 개선되었지만, 빛의 파장 범위 확대와 감도 조절, 특이성 향상 등에서 아직 개선의 여지가 크다. 특히 적색광이나 근적외선에 반응하는 변이체 개발은 뇌 깊숙한 곳의 신경세포에 접근하는 핵심 과제와 직결된다. 빛은 두개골과 뇌 조직을 통과하면서 급격히 약해지기 때문에, 더 깊은 곳에 도달할 수 있는 파장대의 도구가 없으면 심층 뇌 영역의 연구는 여전히 광섬유 삽입에 의존해야 한다. 유전자 전달 벡터의 발전도 중요한 축이다. AAV 벡터의 혈뇌장벽 통과 효율이 개선되면, 외과적 침습 없이 옵토제네틱스 도구를 뇌에 전달하는 시나리오가 한 발 더 가까워진다. 이 기술적 진보의 속도에 따라 중기 전망의 구체적 모습은 크게 달라질 수 있다. 나는 이 중기 구간이 옵토제네틱스의 미래를 가늠하는 가장 결정적 시기가 될 것으로 본다. 시력 회복 임상의 다기관 확대 시험 결과와 차세대 채널로돕신 변이체의 성능이 이 시기에 윤곽을 드러낼 가능성이 높고, 그 결과에 따라 이 분야에 대한 학계와 투자자들의 기대가 구체화될 것이기 때문이다.

같은 시기에, 옵토제네틱스의 윤리적, 제도적 프레임워크를 정비하려는 움직임도 본격화될 가능성이 높다. 노벨상이 이 기술을 대중의 시야에 올려놓은 만큼, 생명윤리학자들과 정책 입안자들이 더 적극적으로 관여하게 될 것이다. 파리나와 라바자가 2022년에 제기한 기억 수정의 윤리 문제는 현재로서는 주로 학술적 논의에 머물러 있지만, 임상 연구가 시력 회복을 넘어 다른 영역으로 확장될 조짐이 보이는 순간 현실적 정책 논쟁으로 전환될 수 있다. 누가 이 기술의 대상이 될 수 있는지, 동의의 범위는 어디까지인지, 치료와 향상(enhancement)의 경계를 어떻게 설정할 것인지에 대한 구체적 논의가 중기적으로 필요하다. 이런 논의가 기술의 발전 속도를 따라잡지 못하면, 나중에 사후적으로 규제를 급조해야 하는 상황이 올 수 있고, 사후 규제는 거의 항상 혼란스럽고 비용이 크다. 과거 유전자 편집 기술(CRISPR)의 초기 도입 과정에서 윤리적 프레임워크가 기술에 뒤처졌던 경험은 이미 선례로 존재한다. 나는 기술이 준비되기 전에 사회적 프레임이 먼저 준비되는 드문 기회가 지금 열려 있다고 본다. 특히 국제적으로 합의된 가이드라인이 아직 부재한 상황에서, 각국의 규제 기관이 독자적 입장을 정립하는 중기 과정이 향후 장기적 규범의 토대를 형성하게 될 것이다.

장기적으로 가장 중요한 질문은 옵토제네틱스가 시력 회복을 넘어 다른 임상 영역으로 진출할 수 있느냐다. 현재 언급되는 가능성 중 하나는 인공와우(cochlear implant)의 개선이다. 기존 인공와우가 전기 자극에 의존하는 반면, 빛 기반 자극은 더 높은 공간 해상도를 제공할 수 있어 음질 개선의 가능성이 논의되고 있다. 그러나 이것이 실제 임상시험으로 이어지기까지는 상당한 기술적, 규제적 허들이 남아 있다. 심층 뇌 영역에 대한 적용, 예를 들어 파킨슨병의 심부 뇌 자극(DBS)을 옵토제네틱스로 대체하는 시나리오는 현재로서는 동물 모델 단계이며, 사람 적용까지의 거리는 상당하다. 뇌에 광섬유를 삽입해야 하는 침습성과 유전자 전달의 장기 안전성이라는 두 가지 근본적 문제가 해결되지 않으면, 이 분야의 임상 확장은 느린 속도로만 진행될 수밖에 없다. 한편 노벨 해설이 언급한 "질환의 특징 이해"라는 표현이 시사하듯, 옵토제네틱스의 직접적 치료 적용이 아니더라도 이 도구가 밝혀내는 뇌 회로의 인과적 지도는 향후 약물 표적 발굴이나 비침습적 자극 기술의 정밀화에 핵심 정보를 제공하게 된다.

다만 나는 옵토제네틱스의 장기적 가치가 반드시 직접 치료에만 있다고 보지 않는다. 오히려 이 기술이 만들어내는 인과적 뇌 회로 지도가 다른 치료 방식들, 예컨대 약물 개발이나 비침습적 뇌 자극 기술(TMS, tDCS 등)에 핵심적인 정보를 제공할 수 있다. 옵토제네틱스를 통해 "이 회로가 이 증상의 원인"이라는 것을 동물에서 확정하면, 사람에게는 그 회로를 표적으로 하는 다른 방법을 적용할 수 있기 때문이다. 이런 간접적 경로를 고려하면, 옵토제네틱스의 과학적 영향력은 직접 치료 성공 여부와 무관하게 장기적으로 확대될 가능성이 크다. 뇌 연구의 도구로서 옵토제네틱스는 이미 대체 불가능한 위치를 확보했으며, 노벨상은 그 위치를 공식적으로 인정한 것이다. 앞으로의 핵심 변수는 기술 자체보다 이를 둘러싼 생태계, 즉 연구 자금의 규모, 인재 유입의 속도, 규제 환경의 합리성이 얼마나 건강하게 유지되느냐에 달려 있다.

이 분야의 미래를 세 가지 시나리오로 나눠 생각해볼 수 있다. 가장 낙관적인 시나리오에서는, 현재 진행 중인 시력 회복 임상시험들이 의미 있는 성공을 거두고 규제 승인으로 이어지면서, 인공와우 개선이나 다른 말초 신경계 적용으로 빠르게 확장된다. 노벨상 효과로 연구비와 인재 유입이 가속되고, 유전자 전달 기술의 혁신적 발전이 심층 뇌 접근성을 높인다. 기본 시나리오에서는, 시력 회복 분야에서 점진적 진전이 이루어지지만 다른 임상 영역으로의 확장은 느리며, 연구 도구로서의 가치는 꾸준히 확대되면서 간접적으로 다른 치료법 개발에 기여한다. 비관적 시나리오에서는, 유전자 전달의 장기 안전성 문제가 불거지거나, 동물 모델에서 사람으로의 전환에서 반복적 실패가 발생하면서 임상 열기가 식는다. 어느 시나리오가 현실이 되든, 옵토제네틱스가 기초 연구 도구로서 갖는 가치 자체는 흔들리지 않을 것이라고 나는 본다. 2002년부터 2022년까지 축적된 6,824편의 논문과 24,445명 이상의 연구자라는 인프라는, 임상이 기대에 미치지 못하더라도 기초 연구 생태계의 지속을 보장하는 토대다.

내가 지금까지 펼친 기초과학 옹호론에 대한 반론도 정직하게 짚어야 한다. 녹조류 연구에서 신경과학 혁명으로 이어진 이 경로는 매우 예외적인 행운의 사례라는 비판이 가능하다. 대부분의 기초과학 연구는 이런 극적인 응용으로 이어지지 않으며, 공적 자금의 효율적 배분이라는 관점에서 기초연구에 대한 무한정 투자를 정당화하기 어렵다는 논리도 있다. 이 비판에는 일리가 있다. 하지만 나는 기초과학 투자의 정당성이 "항상 혁명이 나온다"는 보장에 있지 않다고 본다. 핵심은 "가끔 이런 혁명을 만들어내는 비대칭적 수익 구조"에 있고, 그 가능성을 닫아버리면 혁명의 씨앗 자체가 사라진다는 것이다. 또한 옵토제네틱스가 언젠가 화학유전학(chemogenetics) 같은 다른 접근법에 의해 보완되거나, 일부 용도에서 대체될 가능성도 열린 질문으로 남겨둬야 한다. 어떤 기술도 영원한 독점적 지위를 갖지는 않기 때문이다. 화학유전학은 빛 대신 특정 화합물로 신경세포를 제어하는 방식으로, 광섬유 삽입이 불필요하다는 장점이 있다. 두 기술은 경쟁 관계라기보다 상호 보완적이지만, 장기적으로 어떤 접근법이 특정 임상 영역에서 우위를 점할지는 아직 열린 문제이며, 이것이 옵토제네틱스 연구자들이 기술적 우위를 유지하기 위해 끊임없이 혁신해야 하는 이유이기도 하다.

노벨상 제도 자체의 변화 가능성도 장기적 관전 포인트다. 이번 수상에서 보이든 배제가 촉발한 논쟁은 과학 커뮤니티에서 오랫동안 쌓여온 불만의 표출이다. LIGO 중력파 검출(2017년 물리학상, 수백 명 참여 중 3인 수상)에서도 같은 문제가 제기됐고, CRISPR 수상(2020년 화학상)에서도 유사한 논란이 있었다. 이런 사례가 축적될수록 3인 상한에 대한 개정 압력은 커진다. 노벨재단이 정관 개정이라는 극적 조치를 취할 가능성은 현 시점에서 높지 않지만, 장기적으로 팀 단위 수상이나 상한 인원 확대 같은 형태의 변화가 논의될 수 있다. 이것은 옵토제네틱스 자체의 미래라기보다 과학 제도 전반의 미래에 해당하는 문제이지만, 이번 수상이 그 논의의 가장 최근 촉매제가 됐다는 점은 분명하다.

마지막으로, 이 모든 이야기에서 독자가 가져갈 수 있는 실질적 시사점을 정리하겠다. 과학 분야에 있는 사람이라면, 옵토제네틱스 관련 임상시험 결과, 특히 시력 회복 분야에서 다수의 환자를 포함한 후속 시험 결과가 나오는 시점을 주목할 가치가 있다. 사엘(Sahel) 등의 2021년 환자 1명 사례 이후 더 큰 규모의 시험 결과가 나올 때가 이 분야의 진짜 전환점이 된다. 기초과학 정책에 관심이 있는 사람이라면, 이번 노벨상을 "쓸모를 미리 알 수 없는 연구에도 투자해야 한다"는 증거로 기억해둘 만하다. 뇌과학이나 생명윤리에 관심이 있는 사람이라면, 옵토제네틱스가 열어놓은 가능성이 단순히 치료에 그치지 않고 기억과 행동 조작이라는 근본적 질문으로 이어진다는 점을 인식하는 것이 중요하다. 결국 "누구의 뇌를, 누구의 허락으로, 어디까지" 건드릴 수 있느냐는 질문은 과학자만의 것이 아니라, 이 사회를 이루는 우리 모두가 함께 답해야 할 질문이다. 녹조류에서 시작된 이 여정이 어디로 향할지, 그 방향을 결정하는 데 누구도 방관자가 될 수 없다. 다음 놀라운 발견이 어떤 연못, 어떤 실험실에서 나올지 아무도 모른다는 것, 그것이 이 이야기의 가장 근본적인 교훈이다.