Forschende der Universität Genf haben ein neues Verfahren zur hochpräzisen Identifizierung von Proteinen auf Einzelmolekülebene entwickelt. Die Studie, die im Jahr 2026 im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht wurde, beschreibt die Kombination von Nanoporentechnologie und künstlicher Intelligenz, um die bisher aufwändige Proteinanalyse zu beschleunigen und zu vereinfachen. Das Kernprinzip der Nanoporen-Detektion basiert auf einer winzigen, wenige Nanometer breiten Öffnung in einer Membran. Durchströmen Moleküle diese Pore, stören sie den elektrischen Stromfluss minimal und erzeugen dabei charakteristische Signalmuster, die als molekularer Fingerabdruck dienen. Der Forschungsgruppe um Assistenzprofessor Chan Cao gelang es, die technische Hürde zu überwinden, Proteine aufgrund ihrer komplexen Ladungsverteilung kontrolliert durch die Pore zu leiten. Statt allein auf elektrophoretische Kräfte zu setzen, nutzen die Forschenden den elektroosmotischen Fluss: Ein innerhalb der Pore erzeugter Flüssigkeitsstrom transportiert die Proteine unabhängig von ihrer elektrischen Ladung sicher durch das System. Die Herausforderung bei der Auswertung der erzeugten Signale liegt in ihrer hohen Komplexität und Ähnlichkeit selbst bei strukturell nahen Proteinen. Zur zuverlässigen Unterscheidung setzt das UNIGE-Team auf maschinelles Lernen. Die zeitlichen Ströme werden in messbare Merkmale wie Signaldauer und Amplitudenverlauf zerlegt. Ein darauf trainierter Algorithmus erkennt daraufhin selbst feinste Unterschiede und ordnet unbekannte Signale mit hoher Genauigkeit spezifischen Proteinen zu. Die entwickelte Methode ermöglicht den Nachweis von Molekülen bei äußerst niedrigen Konzentrationen und arbeitet ohne fluoreszierende Marker, was sie für die klinische Diagnostik besonders attraktiv macht. Erste Anwendungen werden in der personalisierten Medizin, der beschleunigten Krankheitsdiagnostik und der Datenspeicherung gesehen, bei der digitale Informationen in synthetischen Molekülketten codiert und durch deren Passieren der Nanopore ausgelesen werden können. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt derzeit in der Entwicklung einer klaren mathematischen Verknüpfung zwischen den gemessenen Stromsignalen und den zugrundeliegenden Proteinsequenzen. Gelingt dies, soll es möglich sein, nicht nur bekannte, sondern auch völlig neue und unbekannte Proteinstrukturen direkt zu entschlüsseln. Die Arbeit von Erstautorin Verena Rukes und ihrem Team markiert damit einen deutlichen Fortschritt in der analytischen Biochemie und legt den Grundstein für zukünftige, portable Proteomik-Plattformen.