田中耕一：生体分子質量分析のためのソフトレーザー脱離法の開発者

方法と技術的特性

田中の研究室での研究から、慎重に選んだマトリックスと混合した試料から、パルスレーザーを用いて損なわれていない生体分子を脱離・イオン化するレーザー技術が生まれた。このいわゆるソフトイオン化は、壊れやすい高分子の質量を直接測定できなかった原因であった広範な断片化を回避する。初期の実験では、レーザーエネルギーを吸収し、分析対象分子を荷電した状態で穏やかに気相へ移行させるため、微細な金属粉末と粘性のある担体をマトリックスとして用いた。

歴史と発展

これらのソフトイオン化法以前、質量分析法の対象は主として小さく安定した分子に限られていた。1980年代後半から1990年代初頭にかけて、複数の研究グループが同じ課題に対する異なる手法を開発した。ジョン・フェンはエレクトロスプレーイオン化法を導入し、他の研究者らはレーザー補助マトリックスを探究した。金属を含むマトリックスからのレーザー脱離を示した田中の公表された実証は、大きなペプチドやタンパク質を質量分析で測定する最初期の明確な道筋の一つとなり、生体分子質量分析研究の急速な成長を促した。

用途、例と重要性

タンパク質、ペプチド、その他の高分子について正確な質量電荷比情報を得られる能力は、生物学、医学、化学における研究室の実務を変革した。ソフトイオン化技術はプロテオミクスを実現可能にし、シーケンシングのワークフローを支援し、バイオマーカーの同定を加速させ、医薬品開発と臨床研究における日常的な手段となった。こうした進歩に起源をもつ質量分析ワークフローは、現在、複雑な混合物中のタンパク質の同定、翻訳後修飾の特性評価、診断および創薬の支援に用いられている。

栄誉と遺産

2002年のノーベル賞における田中の評価は、ジョン・フェンのエレクトロスプレー研究、ならびに生体高分子のためのクルト・ヴュートリッヒの核磁気共鳴法と並び、そのイオン化手法の実用的影響を認めたものであった。最初の報告後、さまざまな研究グループがマトリックス組成やレーザーパラメータを改良したが、より広い効果は分析能力の変革にあった。すなわち、大きく不揮発性の生体分子を、従来は不可能だった方法で質量分析により調べられるようになった。田中の業績は、現代分析化学およびプロテオミクスの歴史において現在も引用されている。

参考文献

• ソフトイオン化と質量分析技術の概要：質量分析法
• 2002年の受賞およびクルト・ヴュートリッヒなどの共同受賞者に関する伝記・受賞情報