Il proteoma umano è il complesso delle proteine che un essere umano ha il potenziale di esprimere. La maggior parte del proteoma umano è nota. Tuttavia, il proteoma – in quanto insieme delle proteine potenzialmente espresse – non fornisce informazioni circa le proteine effettivamente espresse da una determinata persona o da un determinato paziente. La possibilità di accedere a queste informazioni fondamentali tramite a una tecnica efficiente in termini di tempi e costi rivoluzionerebbe la nostra capacità di prevenire, diagnosticare e curare la maggior parte delle malattie dell’uomo.
Questo è lo scopo di ProID, il cui obiettivo è quello di sviluppare una piattaforma tecnologica in grado di registrare gli spettri Raman di singole proteine con una singola soluzione di aminoacidi. Leggendo la sequenza di aminoacidi selezionati lungo la catena proteica, la piattaforma identificherà la proteina corrispondente. Per raggiungere quest’obiettivo, si intende combinare la nanoproduzione avanzata di nanopori plasmonici con rivelatori di singoli fotoni risolti in tempo e algoritmi di machine learning.
Più nello specifico: i) i nanopori plasmonici serviranno a produrre l’eccitazione ottica dei singoli aminoacidi, fornendo così una stimolazione Raman potenziata; ii) spettrometri Raman ultraveloci e ultrasensibili saranno ottenuti combinando le tecnologie emergenti degli array di fotorivelatori a singolo fotone (Single- Photon Avalanche-Diode, SPAD) con appositi elementi ottici che miglioreranno la sensibilità e la velocità del rilevatore, e ridurranno il numero di elementi dell’array necessari per campionare uno spettro Raman; iii) approcci bioinformatici completeranno la piattaforma tecnologica sviluppando un software specifico per distinguere gli spettri Raman delle proteine, pur con un numero punti spettrali ridotto. In conclusione, l’integrazione di nanoproduzione plasmonica, progettazione in silicio di chip compatti e processamento tramite machine learning dell’informazione, permetterà di ottimizzare il sistema, rendendolo più compatto, pur fornendo un’analisi più ricca e dettagliata sulla sequenza di proteine espressa dal paziente.
