다나카 고이치

배경과 개요

단백질을 질량 분석에 걸치는 경우 단백질을 기화시키고 또한 이온화 시킬 필요가 있다. 그러나 단백질은 기화하기 어려운 물질이기 때문에 이온화 시에는 높은 에너지가 필요하다. 하지만 높은 에너지를 가하면 단백질은 기화가 아닌 분해돼 버리기 때문에 특히 고분자량의 단백질을 이온화하는 것은 곤란했다. 그래서 글리세롤과 코발트의 혼합물(매트릭스)을 열에너지 완충재로서 사용했는데 레이저에 의해 단백질을 기화 또는 검출하는 것에 세계 최초로 성공했다. 또한 ‘잘못해서’ 글리세롤과 코발트를 혼합해버리고 ‘어차피 버릴 바에야’라는 각오로 실험한 끝에 성공할 수 있었다. 이러한 ‘레이저 이온화 질량분석계용 시료 작성 방법’은 1985년에 특허 신청됐다.
현재 생명 과학 분야에서 널리 이용되고 있는 ‘MALDI-TOF MS’는 다나카 등의 발표와 거의 같은 시기에 독일인 화학자 프란츠 힐렌캄프와 미카엘 카라스에 의해 발표된 방법이다. MALDI-TOF MS는 저분자화합물을 매트릭스로서 이용하는 점이 다나카 등의 연구 방법과는 다르지만 보다 고감도의 단백질을 해석할 수 있다.

원리와 기술의 개요

체내에서는 침입한 항원(단백질)과 결합한 항체(면역 물질)가 만들어진다. 항체는 Y자형으로 돼 있으며 두 개의 팔 중에서 한 개로 항원과 결합한다. 이 구조를 인공적으로 개변해서 근본 부분에 폴리에틸렌 글리콜이라는 탄력성을 가진 고분자 화합물을 삽입했다. 항체의 팔은 이것을 스프링처럼 움직여서 두 개의 동시에 항원과 결합할 수 있도록 했다. 알츠하이머병과 관련있는 단백질의 단편에 대한 실험을 했는데 통상의 항체보다 100배 이상 강력하게 항원을 잡아낼 수 있었다.
그 후 글리칸 상태를 간단하게 분석할 수 있게 됐고 펩타이드를 선별하지 않고 극히 미량의 혼합물 상태로부터 글리칸 상태를 조사할 수 있게 됐다. 1 ml의 혈액으로부터 알츠하이머병의 원인이 되는 단백질을 검출하는 것에 성공, 미지의 관련 물질을 8종류나 찾아낼 수 있게 됐다. 이 기술은 알츠하이머병이나 전립선암 등 여러 질병을 조기 발견하는데 공헌할 것으로 기대되고 있다.

연구 개발의 과정

2002년에 노벨 화학상을 수상했지만 당초의 기술은 의료에 도움이 되려면 감도가 충분하지 않았다고 한다. 2009년부터 FIRST 프로그램인 ‘차세대 질량 분석 시스템 개발과 창약·진단으로의 공헌’에 채택돼 5년 간 약 40억 엔의 연구비를 얻으면서 실용화를 위해 크게 움직이기 시작했다. 약 60명의 체제로 연구 개발에 나섰고 1년 정도로 획기적인 분석 방법을 개발, 감도를 최고 1만 배까지 높이는 데 성공했다.
2011년 11월에 있은 취재에서 “병의 조기 진단과 항체를 이용한 신약 개발에 이어지는 기술”이라고 말했고 그러한 성과를 2011년 11월 11일 일본 학사원에서 발행하는 영문 저널 전자판에서 발표됐다. 이듬해 2012년 8월 23일에는 다나카가 객원 교수로 맡고 있는 도쿄 대학 의과학연구소 교수 세이키 모토하루 등과 미국의 과학 잡지 《플러스 원》에 발표됐다.
2014년에는 혈액으로부터 알츠하이머병의 원인 물질을 검출 가능한 단계에 이르러서 그해 4월부터는 새로운 태세로 실용화를 목표로 하고 있다.

노벨상 수상에 따른 소동과 여파

회사에서 전화로 수상 소식이 전해졌을 때 ‘Nobel’, ‘Congratulation’라는 단어를 들으면서도 비슷한 해외의 상이라고 생각했었고 동료에 의한 ‘놀라움’(속칭 몰래카메라라는 뜻)으로 생각하기도 했다. 그 후 회사 격리실로 이동돼 오후 9시부터 취재진이 대거 몰려든 기자회견에 임하게 됐다. 워낙 갑작스러운 이야기였던 터라 양복 차려입을 준비하지 못하고 수염을 깎을 수도 없었다. 더욱이 평상시에는 백발로 염색하고 있었는데 수상 발표 1주일 전쯤에 이발소에서 다시 염색을 했다.
다나카는 철도 애호가여서 그런지 전철(게이후쿠 전철 아라시야마 선(란덴))의 운전석을 바라보면서 통근하는 것을 일과로 삼고 있었는데 그날 밤에는 집에 돌아갈 수 없어서 택시를 타고 호텔로 향했다. 수상을 실감한 것은 다음날 신문에 게재된 자신의 얼굴을 보고 나서였다고 말했다. 또한 노벨상 수상 후의 상경 시에는 시마즈 제작소로부터 출장비의 관계로 승차할 수 없었던 500계 신칸센의 그린차를 탈 수 있게 돼서 기쁘다고 현장에 있던 기자들에게 이렇게 말하기도 했다. 숱한 강연이나 인터뷰 요청을 받고 연구와 기술자로서의 자세에 대해 자신의 경험과 지론을 말했다. 내각부의 종합과학기술회의에도 참석해서 일본의 과학 정책에 영향을 주는 존재로까지 되고 있다.
또한 노벨상 시상식 후에는 언론에 단독으로 나오는 일은 거의 없었지만 2010년 10월 6일에 스즈키 아키라, 네기시 에이이치의 노벨 화학상 수상자로 결정됐을 때 자신의 근무지에서 기자회견을 가졌고 수상자 발표 생중계를 보고 있었던 것을 밝히고서는 “수상한 지 8년이 지나 연달아 수상자가 나오면서 나 자신이 어깨의 짐을 내려놓을 수가 있을까하고 생각한다”고 말했다.

다나카 고이치와 매스미디어

다나카 고이치의 7대 3으로 나눈 머리 스타일에 작업복이라는 외관, 한 사람의 샐러리맨으로 중매 결혼이라는 경력, 온화하고 어눌한 언동(노벨상 수상과 관련한 기자회견에서도 편하다는 이유로 시마즈 제작소의 로고가 새겨진 작업복 차림으로 회견에 응했다)은 수많은 일본인들의 공감을 불러 일으켰다. 또한 NHK로부터 그 해의 홍백가합전에 심사위원으로 맡아달라는 출연을 의뢰받았지만 “나는 연예인도 아니고 박사도 아니다”라는 이유로 출연을 고사했다.
일개 샐러리맨이 노벨상이라는 세계 최고 권위를 수상한 것은 물론이고 기술자 기질로서 다나카의 겸허한 인간성도 호의적으로 받아들여지기도 했다. 온후한 인품을 가졌다는 이유로 언론에서도 ‘선인의 대명사’라는 표현을 써가며 추켜세웠지만 정작 다나카는 자신의 저서에서 연일 기자의 추적과 독보적인 성인과 같은 이미지 때문에 고민했다고 밝혔다.
고휘도 청색 발광 다이오드를 발명한 나카무라 슈지와 니치아 화학공업의 소송에 대해서는 다나카가 증인으로 세워져서 나카무라는 탐욕하다는 비판이 쏟아졌지만 이에 대해 다나카는 “자신의 발명은 회사의 매출 향상에 그다지 기여하지 못했다”라고 상황이 전혀 다르다고 해서 나카무라를 옹호하는 발언을 했다. 나카무라는 고휘도 청색 발광 다이오드와 청자색 반도체 레이저의 제조 방법을 발명·개발한 공로로 2014년에 노벨 물리학상을 수상했다. 또한 시마즈 제작소로부터의 특허 보수 자체는 1만 엔 정도였지만 실제론 기술 공헌에 대한 사내 포상이 있어서 수십만 엔 상당의 보수를 받고 있었다고 한다.