2002年12月10日，日本岛津制作所田中耕一先生荣获诺贝尔化学奖。岛津制作所以此为契机，于2003年1月1日专门成立了以田中耕一命名的质量分析研究所。为了解田中耕一质量分析研究所今后的研究方向，《牛顿》杂志对田中耕一先生作了专访。
记者：今天，我们想就1月1日成立的田中耕一研究所的背景情况作些采访。在进入主题以前首先请问什么是质量分析。当今，蛋白质研究世人注目，而田中先生在这一领域开创了一条应用质量分析装置来进行研究的道路，并因这一成就而荣膺2002年度诺贝尔化学奖。那么，所谓的质量分析究竟是怎么一回事呢？
田中：质量分析就是将准备研究的物质（样品）电离后求出已成为离子的样品质量，从而了解其性质。我的获奖就是在于样品的电离方法，八十年代初还做不到将蛋白质整体电离，这一方法史无前例，因此得到了高度评价。
记者：这就是“软激光解吸法”吧？
田中：正是。当用激光照射蛋白质时，蛋白质会发生电离。但仅此还不行，因为激光会破坏蛋白质分子，所以又开发了通过加入助剂来保护蛋白质分子的电离方法。
记者：之后，您又对软激光解吸法作了改进，现在称之为：“MALDI（基质辅助激光解吸法）”。
田中：“软激光解吸法”是用激光“柔和”（不破坏分子）地电离方法的统称。MALDI是其中主要的一种方法。我现在使用的助剂是钴金属微粒子和甘油。以后再根据要研究的物质（蛋白质等）种类开发最合适的助剂，经过各种改进后使蛋白质的电离效率更高。
只要测定蛋白质就能确定种类
记者：蛋白质离子化后又如何处理呢？
田中：假定动能是一定的，那么离子质量越大的物质在同一距离飞行的时间越长（速度缓慢），并且其飞行轨迹在电磁场中难以发生弯曲。因此，只要测定离子的飞行时间、在电磁场中弯曲的难易度就能求得它的质量。
记者：测定蛋白质质量的意义何在？
田中：测定质量是为了确定各个与各种生命现象有关的蛋白质从属于哪个种类。
记者：为什么只要测定质量就能确定蛋白质的种类？
田中：在许多场合，各种蛋白质的重量（分子量）是已知的，因此只要测定质量就能确定是哪类蛋白质。多肽分子量指纹图谱法（Peptide Mass Finger Print）是确定蛋白质的方法之一，先用酶将要研究的蛋白质切割成若干个片断，然后再用质量分析装置测出肽的质量，与数据库进行比照。
记者：数据库内有些什么信息呢？
田中：存有人类基因组的信息。它记录了基因组内遗传基因中的氨基酸是以何种顺序排列制造蛋白质的。形成生命的氨基酸有20种，一旦删掉其中的两个，所有的质量便发生差异。因此，由种类、顺序、数量不同的氨基酸连接而成的蛋白质、肽、质量也就分别不同。
记者：要检测出质量的差异，需要何等的精度呢？
田中：肽的分子量有几千。我们即使知道某个肽的分子量为“3382”，但也无法确定蛋白质的种类。然而，要是精确地知道其分子量是“3382.9451”时，就可以推测这个肽中20种氨基酸内包含的种类和数量。另外，用酶切割而来的几个肽配成十几个组合已成为——种非常独到的方法。通过将它们与记录在数据库中的蛋白质作比照便能确定其种类。这就是多肽分子量指纹图谱法。
质量分析装置疾病诊断流程示意图
致力于开发能够诊断疾病的装置
记者：顾名思义，田中耕一质量分析研究所就是进行质量分析研究的，但有哪些具体的研究呢？
田中：我们目前正在探求离子收集式质量分析装置的可能性。离子收集式质量分析装置能够把离子化的物质收集后粉碎所形成的离子再次收集。其特点在于能够反复地进行这种工作过程。这种手段可以对高分子进行详细地研究，而以前是做不到的。
记者：离子收集式质量分析装置的前景如何？
田中：这个装置的分析方法尚未全部掌握。我想今后要搞清哪类物质在哪种条件下可以测定的方法后再提供给用户。可以利用这一装置的新功能为日后蓬勃发展的生命科学研究作出贡献。再有，就是想努力为将来开发出一种能便捷地进行疾病诊断的小型质量分析装置。
记者：质量分析装置也能进行疾病诊断？
田中：疾病诊断就是分析血液中的蛋白质。大家知道，健康人体不存在的致病蛋白质会因某种疾病而产生。如果用质量分析装置检测出这种致病蛋白质，就能诊断出这种疾病了。
记者：为能作疾病诊断，必须要对质量分析装置做哪些改进呢？
田中：到目前为止，改进质量分析装置有三大方面：一是进一步提高样品离子化的效率；二是根据质量差异能准确地对离子化的样品作种类分离；再就是将分离了的离子转换成能精确检测出来的电信号。但是，近来人们关注的是样品在进入分析装置前的前处理技术。在进行疾病诊断时，必须要建立前处理的新方法，它会给科学带来一大进步。
质量分析装置将引发一场医疗革命
记者：为什么这样认为呢？
田中：目前，前处理方法主要采用“二维凝胶电泳法”，这种方法能依据琼脂状物质（凝胶）的大小或pH值（氢离子浓度）等性质来区分蛋白质的每一种类。随后把切割分离了的蛋白质基团放进质量分析装置，以分别确定蛋白质的种类。但这种方法的处理时间需一天以上。
记者：前处理方法需要有些什么突破呢？
田中：需要两个方西的突破，即快速和低成本。现在海外正流行“SELDI”方法的研究。“SELDI”是把样品的编制和电离结合在一起。电离采用MAIDI法时通常是将蛋白质和基质混覆在金属板上，金属板非常关键，需要下大力气。
记者：正在做哪些努力呢？
田中：例如，事先将只能与欲检测出的蛋白质结合的特殊物质（钥匙孔）附着于金属板上，这个物质与带有疾病标记的蛋白质（钥匙）的关系类似于“钥匙与钥匙孔”一一对应，无法与其他的蛋白质结合。检测时金属板上再放上血液或尿液、脊髓液等待检样品。然后将金属板上未被结合的蛋白质或其他化合物冲洗干净放入质量分析装置，便可知道被检样品有无疾病标记。
记者：要实现这一目标，大概还需要什么？
田中：首先必须要找到与每种疾病相对应的标记性蛋白质。前列腺癌标记性蛋白质就是一个已被发现的实例，其确诊率据说高达98%。由于目前还停留在实验研究阶段，所以还得通过大量的“个案”来验证。目前与其他的检查方法相比，不失为一种确诊率较高的方法。
记者：这样说来，只要使用SELDI法就能更准确地进行疾病诊断了。
田中：是的，这个方法的另一特点就是能很快得出检查结果。传统的检查方法一般需要一天或数天，但若用这个质量分析装置，仅需几十分钟即可。而且甚至能一次检查出许多疾病。
记者：原因何在？
田中：因为在一块平板上可以排列大量的“钥匙孔”，若一块平板上纵横各布100个“钥匙孔”，那么一次就能检查一万种疾病。一旦这种方法得以实现，势必会引起一场医疗革命。不过这种检查方法虽然先进，但若根据诊断结果对患者说：“你已患有某种疾病，但目前无药可救，你的余生还有一年”，那也就没有多大意义了。为了防止发生这样的情景，就需要各方面的未雨绸缪。
记者：随着诊断方法的发展，势必也要开发新的治疗方法吧？
田中：完全如此。对于能早期发现的疾病，尽可能要去开发能100%治愈的药物。因此，不单单是我们装置的制造商，也需要大学的教授、医院、药厂等共同协作、推进研究。
正在进行“AXIMA-QIT”质量分析装置调整的田中耕一
力争药房也能够进行各种疾病的诊断
记者：那么，从装置制造商的角度来看，要做哪些实质性的研究呢？
田中：我们的目标是在5~10年后开发出低成本、快速、一次能诊断出许多种疾病的台式质量分析装置。具体地说，就是要开发出每次检查费用为几千日元、一小时左右就能诊断出几百种疾病的装置。有了这样的装置，即使是大忙人，只要在下班途中顺便弯一下药房，就能从一滴血样中诊断出各种疾病。它的普及能使各种疾病得以早期发现。
记者：早期发现关系到疾病的治疗。
田中：现在有许多药物对于早期发现的疾病有很好的疗效。然而，由于目前一些疾病的早期发现比较困难，所以这些药物往往起不了作用。我认为必须要和生产这类药物的药厂进行共同研究。疾病的早期发现可以使患者过着正常的生活，只要在家用药就能治愈的疾病变得习以为常。实现了患者在保证生活质量的同时治疗疾病的愿望，政府也可以大量地削减医疗费用。
日本应为强化糖链研究做贡献
记者：除了离子收集式质量分析装置及疾病诊断外，还有哪些研究任务呢？
田中：我们愿在糖链分析手段的开发领域为众多的糖链研究人员服务。“糖链”顾名思义就是由糖连接而成的链状物质，它对蛋白质的功能发挥起着非常重要的作用，蛋白质本身也有功能，但只有连接糖链后才能充分发挥。
记者：连接了糖链的蛋白质有多少呢？
田中：至少有三成。有的研究人员认为有五成以上的蛋白质接有糖链。因此，仅仅研究蛋白质是无法真正理解生命或人类的分子机理的。有的研究人员甚至认为研究蛋白质上的糖链比蛋白质本身更重要。我认为日本在糖链的结构解析研究方面已领先于世界，理应做出更大的贡献。
记者：能否举个具体的例子来说明糖链给蛋白质功能带来的影响？
田中：以血型为例，A和B的血型是由红血球结合的糖链之差异所决定的。糖链在机体中起了如此重要的作用。但是，在实际研究中往往没有引起重视。
记者：为什么？
田中：因为分析上的困难。到目前为止，尚无有效的方法来了解哪个氨基酸结合了糖链？被结合的糖链又属于哪一类？
记者：分析手段应该是乐观的吧？
田中：我们开发的“AX1MA-QIT”质量分析装置是分析糖链的有力工具。AXIMA-QIT比MALDI能更有效地将糖链电离。它的工作原理及过程与前面所谈到的离子收集式质量分析装置相似。
记者：为什么说这个装置能在糖链的研究中发挥威力呢？
田中：蛋白质是一条由氨基酸连接而成的链，然而，糖链并非是一条简单的链，其结构复杂，不仅链的中间有分叉，甚至在链的末端也会有分叉。在分析这样的糖链结构时必须要检测出通过各种裂解方法所分裂的离子。此时，AXIMA-QIT就能大展身手。我认为今后还得不断地开发出能更有效地解析糖链的质量分析装置及分析手段。
记者：今后，您的任务就是向疾病诊断及糖链研究进行挑战。最后想请田中先生谈谈您的雄心壮志。
田中：我的能力是有限的，但我想至少还有20年的时间可以作为在职的研究人员活跃在这一领域。因此，除了刚才所介绍的以外，还要继续致力于开发更趋完善的生物大分子质量分析技术。
[Newton，2003年9月号]