無細胞蛋白表達技術(CFPS)的雛形可追溯至20世紀50年代。1958年,Zamecnik頭次證明細胞裂解物中的翻譯機器可在體外合成蛋白質,為技術奠定基礎。1961年,Nirenberg和Matthaei利用大腸桿菌裂解物破譯遺傳密碼子,推動了分子生物學的發(fā)展。然而,早期技術因表達量低、穩(wěn)定性差,長期局限于實驗室研究,主要用于密碼子解析和翻譯機制探索,未實現(xiàn)規(guī)?;瘧?。近十年,無細胞蛋白表達技術技術加速向醫(yī)療、合成生物學等領域滲透。例如,在COVID-19期間,該技術被用于快速生產(chǎn)疫苗抗原和抗體。同時,AI算法的引入實現(xiàn)了反應條件智能預測,進一步優(yōu)化表達效率。中國企業(yè)如蘇州珀羅汀生物通過自主研發(fā)試劑盒,推動國產(chǎn)化替代。未來,無細胞蛋白表達技術或與代謝工程、微流控技術結合,成為生物制造和準確醫(yī)療的he xin工具。通過??優(yōu)化蛋白表達條件??,我們獲得了更高產(chǎn)量的酶。誘導蛋白表達條件篩選
無細胞蛋白表達技術(CFPS)的he xin組分包括細胞裂解物(如大腸桿菌、兔網(wǎng)織紅細胞或小麥胚芽提取物),其中含有核糖體、tRNA、氨酰-tRNA合成酶及轉錄/翻譯因子(如啟動/延伸/終止因子)。此外,系統(tǒng)需補充能量再生系統(tǒng)(如ATP、磷酸肌酸與肌酸激酶)以維持反應持續(xù)進行,以及底物(氨基酸、核苷酸)和輔因子(Mg2?、K?等)以支持蛋白質合成。例如,大腸桿菌S30提取物常通過敲除核酸酶和蛋白酶來提升蛋白穩(wěn)定性。英國nuclera高通量微流控蛋白表達篩選系統(tǒng)可支持助力無細胞蛋白表達技術,如想更多關于該產(chǎn)品的信息,歡迎咨詢官方代理商上海曼博生物!昆蟲蛋白表達原理大腸桿菌裂解物的??高翻譯效率??可支持??100μg/mL級??蛋白產(chǎn)量,但缺乏糖基化修飾能力。
無細胞蛋白表達技術在快速響應公共衛(wèi)生事件和jun shi應用中表現(xiàn)突出。例如,在COVID-19期間,無細胞蛋白表達技術被用于數(shù)小時內合成病毒抗原,加速疫苗候選物篩選。美國DARPA支持的“生物制造”項目利用凍干無細胞蛋白表達技術試劑,在戰(zhàn)場環(huán)境中按需生產(chǎn)止血蛋白或抗體,實現(xiàn)便攜式、無需冷鏈的即時生物制造。這類場景凸顯了無細胞蛋白表達技術在時效性和環(huán)境適應性上的不可替代性。根據(jù)應用需求,無細胞蛋白表達技術可整合非天然氨基酸(通過修飾tRNA)、脂質體(用于膜蛋白表達)或翻譯后修飾酶(如糖基化酶)。
無細胞蛋白表達技術在藥物研發(fā)領域具有明顯優(yōu)勢,尤其適用于快速生產(chǎn)zhi liao性蛋白、抗體和疫苗抗原。例如,在COVID-19期間,研究人員利用CFPS在幾小時內合成COVID-19刺突蛋白的RBD結構域,大幅加速了疫苗候選分子的篩選和驗證。此外,該技術可高效表達傳統(tǒng)細胞系統(tǒng)難以生產(chǎn)的毒性蛋白(如某些抗ai藥物靶點)或易降解蛋白(如細胞因子),并支持非天然氨基酸插入,為抗體藥物偶聯(lián)物(ADCs)的開發(fā)提供準確修飾平臺。相比哺乳動物細胞培養(yǎng)(通常需要1-2周),CFPS可在24小時內完成從基因到蛋白的全流程,明顯縮短藥物發(fā)現(xiàn)周期。無細胞體系的開放性??允許直接添加非天然氨基酸,擴展了??體外表達蛋白??的化學多樣性。
無細胞蛋白表達技術(CFPS)的操作確實比傳統(tǒng)細胞表達更繁瑣,主要體現(xiàn)在多步驟的體系配置上。實驗者需要精確配制包含裂解物、能量混合物(ATP/GTP)、氨基酸、輔因子(Mg2?、K?)和DNA/mRNA模板的復雜反應體系,且各組分濃度需嚴格優(yōu)化(如Mg2?濃度波動1 mM就可能導致表達失敗)。此外,裂解物制備本身涉及細胞培養(yǎng)、破碎、離心透析等步驟,若直接購買商業(yè)化裂解物(如RTS 100),單次成本可能高達數(shù)百元。對于新手而言,反應條件的微調(pH、溫度、氧化還原環(huán)境)往往需要多次試錯,增加了實驗難度。隨著工程化裂解物與自動化設備的進步,體外蛋白表達技術將繼續(xù)向??更低成本、更高精度??進化。293t蛋白蛋白表達行業(yè)動態(tài)
從模板添加到獲得功能性體外表達蛋白只需6小時??,而HEK293系統(tǒng)需兩周。誘導蛋白表達條件篩選
體外蛋白表達(InVitroProteinExpression)是指在無完整活細胞的環(huán)境下(如試管、微孔板或芯片),利用生物提取物中的核糖體、tRNA、酶及能量系統(tǒng),直接將遺傳信息轉化為功能蛋白質的技術。與傳統(tǒng)細胞依賴的系統(tǒng)不同,該技術完全避開了細胞膜屏障和基因復制過程,只通過添加目標DNA/RNA模板及底物(氨基酸、ATP)即可啟動蛋白表達。這一過程通??稍?-4小時內完成,其速度優(yōu)勢大幅加速了蛋白質研究進程。無細胞蛋白表達系統(tǒng)的重點在于重構翻譯機器,例如提取大腸桿菌裂解物中的核糖體,或利用兔網(wǎng)織紅細胞裂解物中的真核翻譯因子,以實現(xiàn)跨物種的高效蛋白表達。誘導蛋白表達條件篩選