Новый метод нанопорового анализа белков ускоряет диагностику заболеваний

Снимки молекулярно-динамического моделирования показывают взаимодействия олигонуклеотидов с поверхностью нанопоры. Автор: Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02016-w

Исследователи из Техниона — Израильского технологического института разработали технологию, которая значительно приближает возможность быстрого анализа протеома с далеко идущими последствиями для фундаментальных исследований и диагностики заболеваний.

В статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, профессор Амит Меллер сообщает о прорыве, который позволяет идентифицировать «электрические отпечатки» целых белков.

Как работает технология

Метод использует синтетические нанопоры нанометрового масштаба для идентификации белков. В отличие от существующих методов, требующих сложных молекулярных моторов для замедления движения белков, технология профессора Меллера упрощает анализ, позволяя точно контролировать движение белка через нанопору с помощью механизма «прилипания-скольжения».

Когда каждый белок проходит через пору, система регистрирует ионный ток, генерируя уникальный «электрический отпечаток» для этой молекулы.

Скорость и точность

Модель машинного обучения затем расшифровывает эти сигнатуры тока для идентификации белков со скоростью, на несколько порядков превышающей современные методы. Прохождение каждого белка занимает лишь долю секунды, что позволяет проводить идентификацию почти в реальном времени.

Учитывая, что одна человеческая клетка содержит миллионы белков, этот подход представляет собой потенциальный прорыв в комплексном анализе протеома.

Применение и перспективы

Исследование было сосредоточено на аминокислоте цистеин, которая содержится примерно в 97% человеческих белков. Технология не ограничивается конкретной аминокислотой, и команда уже работает над расширением метода для включения многих других аминокислот.

Новый метод имеет широкий спектр потенциальных клинических применений, включая диагностику рака и персонализированное лечение на основе простых анализов, таких как образцы крови. В долгосрочной перспективе планируется разработка интегрированной платформы для быстрой белковой диагностики в больницах и лабораториях.

Больше информации: Neeraj Soni et al, Full-length protein classification via cysteine fingerprinting in solid-state nanopores, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02016-w