Нанопоровая технология, предложенная в Израиле, ускоряет анализ белков в тысячи раз

Ученые из Хайфского Техниона разработали метод секвенирования белков, который работает в тысячи раз быстрее существующих подходов и открывает путь к революции в диагностике.

Технология профессора Амита Меллера представляет собой прорыв в анализе протеома – полного набора белков организма. В 2023 году журнал Nature назвал секвенирование белков на уровне отдельных молекул самой важной из семи перспективных технологий, особо отметив вклад группы Меллера в коммерциализацию этого направления.

Белки – фундаментальные строительные блоки организма, поэтому их быстрая и точная идентификация критична для понимания состояния здоровья человека. Существующие методы определения белков через нанопоры требуют сложных молекулярных моторов для замедления движения белка или создания антител к каждому белку, что ограничивает чувствительность метода и делает анализ дорогим и медленным.

Новый подход, описанный в журнале Nature Nanotechnology, позволяет точно контролировать движение белка через нанопору размером в несколько нанометров с помощью механизма stick-slip – чередования быстрого прилипания и скольжения. Когда белок проходит через пору, система регистрирует ионный ток, создавая уникальный электрический "отпечаток" молекулы. Затем модель машинного обучения декодирует эти сигналы, идентифицируя белки за доли секунды, что на порядки быстрее современных методов.

Исследование фокусировалось на аминокислоте цистеине, присутствующей в 97% белков человека, что делает подход применимым почти ко всем белкам организма. Команда уже работает над расширением метода на другие аминокислоты.

Технология открывает широкие клинические возможности – от диагностики рака до персонализированного лечения на основе простых анализов крови. Долгосрочная цель команды – создать интегрированную платформу для быстрой белковой диагностики в больницах и лабораториях.