在小規(guī)模、快速驗證性實驗中,無細胞蛋白表達技術(CFPS)的性價比優(yōu)勢明顯。其單次反應成本約200-500元(含商業(yè)化裂解物和模板),雖高于大腸桿菌發(fā)酵的試劑成本,但可節(jié)省大量時間——傳統(tǒng)細胞表達需3-5天(含轉化、培養(yǎng)、誘導),而CFPS只需4-8小時即可獲得ug-mg級蛋白,尤其適合藥物篩選、突變體庫構建等時效性需求。例如,某CRO公司采用CFPS一周內完成50種抗體變體的活性測試,而傳統(tǒng)方法只能完成5-10種,人力與設備成本大幅降低。芯片級體外蛋白表達??體現(xiàn)較前沿的進展。內源蛋白表達發(fā)展前景
eProtein Discovery系統(tǒng):一種將無細胞蛋白合成與數(shù)字微流控相結合的快速蛋白質原型系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的蛋白質表達純化流程十分依賴人工操作,并且往往需要幾周甚至更久。無細胞蛋白表達的興起可將這一時間縮短至十幾個小時,但是仍需要現(xiàn)進行表達載體的制備,體外擴增和高通量蛋白表達然后再進行篩選等多步操作。Nuclera將這些復雜的流程集成到eProtein Discovery系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用基于數(shù)字微流控的智能卡盒、無細胞蛋白質合成和熒光蛋白檢測技術,使研究人員更容易大規(guī)模獲取高質量蛋白質。 大腸桿菌外源蛋白表達包涵體??scFv 抗體片段的體外蛋白表達??在4小時內完成,較傳統(tǒng)CHO 細胞系統(tǒng)提速 10 倍。
nuclera 高通量微流控蛋白表達篩選eProtein Discovery系統(tǒng)
1、從DNA到106μg純化蛋白的時間不到48小時
2、Biacore檢測證實VEGF165與貝伐珠單抗結合具有功能活性,親和力達36pM通過eProteinDiscovery系統(tǒng)進行快速無細胞蛋白表達與純化篩選,次日即可進行蛋白放大生產,這一組合縮短了獲取高質量蛋白以在Biacore系統(tǒng)上進行功能驗證的時間。英國Nuclera公司由劍橋大學的博士生們于2013年創(chuàng)立。在撰寫論文期間,他們發(fā)現(xiàn)蛋白質難以獲取的問題是生物學領域的首要障礙和關鍵瓶頸。他們著手解決蛋白質難以獲取的問題,以期改善人類健康狀況。公司的愿景是打造出從DNA到蛋白質的原型設計系統(tǒng),以減少在藥物發(fā)現(xiàn)計劃中獲得靶蛋白的時間和障礙。上海曼博生物是Nuclera品牌的官方代理商。
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)。優(yōu)化后的??原核體外蛋白表達??已廣泛應用于抗體篩選、酶工程等領域。
無細胞蛋白表達技術(CFPS)是一種在體外(試管中)直接合成蛋白質的技術,利用細胞裂解物(如大腸桿菌、酵母或哺乳動物細胞提取物)中的核糖體、酶、tRNA等翻譯元件,無需活細胞即可快速生產目標蛋白。he xin特點:高效快速:省去細胞培養(yǎng)步驟,幾小時內完成表達(傳統(tǒng)方法需數(shù)天)。靈活可控:可自由添加非天然氨基酸、同位素標記物或翻譯調控因子,定制特殊蛋白。兼容復雜蛋白:適合表達毒性蛋白、膜蛋白等傳統(tǒng)細胞系統(tǒng)難以生產的類型。科學家用細菌??進行蛋白表達??來生產胰島素。定制蛋白表達流程
大腸桿菌裂解物??是經濟的體外蛋白表達平臺。內源蛋白表達發(fā)展前景
若需實現(xiàn)高階應用(如非天然氨基酸插入、膜蛋白合成),無細胞蛋白表達技術復雜度會明顯提升。例如,插入Azidohomoalanine需定制正交tRNA合成酶體系,且需優(yōu)化反應中nnAA與天然氨基酸的比例;表達膜蛋白時則需添加脂質體或納米盤以維持蛋白折疊。此類實驗往往涉及多學科知識(合成生物學、生物化學),并依賴特殊設備(如微流控芯片工作站)。不過,隨著商業(yè)化試劑盒(如Thermo的PUREfrex2.0)和自動化平臺(如ArborBio的AI優(yōu)化系統(tǒng))的普及,部分操作正趨于標準化,降低了技術門檻。內源蛋白表達發(fā)展前景