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L'identification du profil génétique des cellules individuelles a une valeur importante tant pour la recherche que pour les applications pratiques, et les réalisations dans ce domaine peuvent aider à comprendre la grande variabilité entre les différentes cellules. Cependant, contrairement aux succès obtenus dans l'étude du profil génétique d'une cellule unique, le décodage du profil protéique d'une cellule unique n'a pas encore été réalisé. Il s'agirait d'une étape importante, tant du point de vue de la recherche que du point de vue clinique, car une détection précise des niveaux de protéines peut aider à diagnostiquer des maladies à un stade précoce, lorsque leurs niveaux sont trop faibles pour être détectés par les tests actuels. Par exemple, une telle cartographie peut aider à distinguer différentes tumeurs et permettre d'adapter le traitement de manière optimale à chaque cas particulier.

L'article collaboratif présenté ici a été dirigé par le Professeur Chirlmin Joo (Université de Delft), le Docteur Javier Alfaro (Université de Gdansk) et le Professeur Amit Meller de la Faculté d'ingénierie biomédicale (Technion), après le succès de la conférence internationale SMPS19 (Single-Molecule Proteins Sequencing) et d'une conférence internationale organisée par le Professeur Meller, tenue à Jérusalem en 2019.

Dans le document, les chercheurs décrivent les futures technologies de séquençage et d'identification des protéines au niveau moléculaire individuel, parallèlement aux innovations dans les méthodes existantes telles que la spectrométrie de masse. L'un de ces exemples est la technologie développée dans le laboratoire du Professeur Meller au Technion, impliquant des capteurs nanométriques qui comprennent des nanocanaux et des nanopores pour permettre la détection directe de protéines individuelles (voir illustration).  Les protéines sont marquées avec des colorants fluorescents et, lorsqu'elles traversent le capteur, un système optique sophistiqué peut lire les marqueurs. Le signal optique est traité et analysé à l'aide d'un système basé sur l'apprentissage profond - qui a également été développé dans le laboratoire - permettant l'identification de la protéine. Cette technologie, ainsi que d'autres technologies de ce type, permettront de mieux comprendre les processus biologiques et de mettre au point des tests médicaux très sensibles qui permettront le diagnostic précoce de diverses maladies.

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L'étude du Technion dirigée par le Professeur Amit Meller comprenait également un boursier postdoctoral, le Docteur Xander van Kooten, et un étudiant en doctorat, Shilo Ohayon, de la Faculté d'ingénierie biomédicale. L'étude a été soutenue par l'Union européenne (la subvention ERC du programme Horizon 2020 de la Commission européenne pour la recherche européenne), la Fondation israélienne pour la science (ISF) et le programme de bourses Azrieli.

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