Коити Танака

Краткая биография

Жизнь и работа

Коити Танака родился 3 августа 1959 года в городе Тояма в Японии. Его путь к крупному научному открытию был связан не с традиционной академической карьерой, а с разработкой аналитических приборов в промышленной лаборатории. В 1983 году он окончил факультет электротехники Университета Тохоку и поступил на работу в корпорацию Shimadzu, производившую научное и медицинское оборудование. Там он вошёл в группу, занимавшуюся созданием новых масс-спектрометров.

Масс-спектрометрия позволяет определять состав вещества по отношению массы образующихся ионов к их заряду. Для проведения анализа молекулу необходимо перевести в газовую фазу и придать ей электрический заряд. С небольшими соединениями это удавалось сравнительно хорошо, но белки и другие биологические макромолекулы представляли серьёзную проблему. Сильное нагревание или прямое воздействие лазера обычно разбивало их на множество фрагментов. Прибор регистрировал отдельные обломки, но не исходную молекулу.

Исследовательская группа Shimadzu пыталась смягчить воздействие лазерного импульса с помощью матрицы — дополнительного вещества, которое поглощает часть энергии и помогает переносить исследуемые молекулы в газовую фазу. Идея добавить к матрице ультрадисперсный порошок кобальта принадлежала участнику группы Ёсикадзу Ёсиде. Танака отвечал в том числе за подготовку образцов и проверку различных составов. В 1985 году он испытал смесь мельчайших частиц кобальта с глицерином.

Полученная матрица распределяла энергию лазерного импульса таким образом, что крупные молекулы могли десорбироваться и ионизироваться с существенно меньшей фрагментацией. Танака и его коллеги зарегистрировали сигналы, соответствовавшие неповреждённым белкам и полимерам. Результаты были представлены на конференции Японского общества масс-спектрометрии в 1987 году, а в 1988 году опубликованы в статье «Protein and polymer analyses up to m/z 100 000 by laser ionization time-of-flight mass spectrometry». Вместе с Танакой её авторами были Хироаки Ваки, Ютака Идо, Сатоси Акита, Ёсикадзу Ёсида, Тамио Ёсида и Тосимицу Мацуо.

Метод получил название мягкой лазерной десорбции. Он был не единственным направлением, позволившим приспособить масс-спектрометрию к анализу биологических макромолекул. Примерно в тот же период Михаэль Карас и Франц Хилленкамп разрабатывали метод с органической матрицей, ставший известным как MALDI. Поэтому вклад Танаки правильнее рассматривать как один из ключевых этапов развития мягкой лазерной ионизации, а не как единоличное создание всей современной технологии.

Возможность получать ионы крупных биомолекул без их полного разрушения резко расширила применение масс-спектрометрии в биологии и медицине. Такие подходы сделали возможными измерение молекулярной массы белков, исследование их модификаций, сравнение сложных белковых смесей и поиск молекулярных маркеров заболеваний. Методы мягкой ионизации стали важной частью протеомики, фармацевтических исследований, клинической лабораторной диагностики и контроля биотехнологических препаратов.

В 2002 году Коити Танака получил Нобелевскую премию по химии за разработку методов мягкой десорбционной ионизации для масс-спектрометрического анализа биологических макромолекул. Эту часть премии он разделил с Джоном Фенном, разработавшим электроспрей-ионизацию; другая часть премии была присуждена Курту Вютриху за развитие методов ядерного магнитного резонанса для изучения структуры биомолекул в растворе.

Танака продолжил работать в Shimadzu. После присуждения премии компания создала специализированную лабораторию масс-спектрометрии, которую он возглавил. Его история показывает значение промышленной исследовательской среды, командной работы и систематической проверки результатов: крупный методический прорыв возник не только благодаря неожиданной смеси веществ, но и благодаря решению не отбрасывать необычный образец до проведения эксперимента.