Cell-free技术解析：无细胞蛋白表达筛选系统48小时助力蛋白靶点研究

摘要：eProtein Discovery是一款Cell-free 蛋白表达系统，利用无细胞蛋白表达合成技术，可在48小时内获活性蛋白，详情咨询上海曼博生物了解全流程服务。

关键词：蛋白表达系统,无细胞蛋白表达,无细胞蛋白合成,cell-free system,蛋白表达筛选, nuclera,体外蛋白合成 ,靶点筛选

一、引言：传统蛋白表达的核心研究瓶颈

在生命科学研究和药物研发中，获取有生物活性的高质量蛋白是基础，蛋白结构解析、功能验证、药物靶点筛选等工作都离不开优质蛋白样本。

科研人员长期依赖大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等活细胞表达系统制备蛋白，这类方法存在诸多局限：全流程耗时数周甚至数月，涉及基因克隆、转化、筛选、诱导表达、细胞裂解、蛋白纯化等多个环节，操作复杂，且每个环节都可能出现克隆效率低、转化失败、蛋白降解等问题，增加实验的不确定性。

更关键的是，部分目标蛋白在细胞内易形成不溶性包涵体，或因错误折叠、缺乏正确的翻译后修饰丧失活性；毒性蛋白还会影响宿主细胞生长，直接导致表达中断，比如促凋亡蛋白、膜通道蛋白的细胞内积累会触发细胞死亡。这些问题大幅降低研究效率，在高通量筛选、紧急科研任务和快速迭代的药物研发中，传统蛋白表达模式已成为科研进展的关键制约因素。

二、技术突破：Cell Free System驱动无细胞蛋白表达合成的核心机制

针对传统技术的痛点，无细胞蛋白表达合成技术依托Cell-Free System（无细胞系统）提供了全新解决方案。该技术摆脱对完整活细胞的依赖，利用细胞裂解液中保留的转录、翻译机制，在体外直接驱动蛋白质合成，全程在试管中完成，无需细胞培养、转化、筛选步骤，既简化操作，又规避了细胞生理状态对表达结果的干扰，核糖体、RNA聚合酶等核心组分的优化配置，保障了无细胞蛋白合成的稳定性。

以eProtein Discovery蛋白表达筛选系统为代表的新一代无细胞蛋白表达合成技术，整合了优化酶系统、核苷酸原料、氨基酸底物及能量再生体系，构建出稳定可控的体外蛋白合成环境。研究人员仅需加入目标DNA模板，数小时内即可启动蛋白表达，实现从遗传信息到功能性蛋白的无缝转化；通过T7强启动元件提升转录水平，搭配稳定翻译起始序列进一步提高表达效率，反应体系还可灵活调节氧化还原环境，促进二硫键形成，助力蛋白正确折叠，大幅提升无细胞蛋白表达的成功率与蛋白活性。

该系统的核心优势是48小时内完成从DNA到活性蛋白的全流程，所得蛋白无需复杂复性处理，可直接用于下游功能分析、结构研究、药物筛选等工作，大幅压缩无细胞蛋白合成的时间成本，同时为快速验证科学假设提供核心技术支撑。此外，Cell-Free System的开放反应环境支持科研人员实时监测蛋白生成动态，在线添加辅因子、分子伴侣辅助蛋白折叠，这一灵活性是传统细胞表达系统无法实现的。

三、实际应用：无细胞蛋白表达合成技术攻克难表达蛋白制备难题

科研中诸多结构特殊的蛋白，如多跨膜结构域膜蛋白、富含二硫键的分泌蛋白、高度无序区域调控蛋白，在传统表达系统中容易降解或错误折叠，这类蛋白常是神经科学、免疫学、癌症研究的关键靶点，却因制备困难成为研发难点。

CD19蛋白便是典型的难表达蛋白，作为重要的B细胞表面标志物，其复杂的拓扑结构和糖基化修饰使其在常规系统中易失活，长期制约抗体药物与免疫疗法研发。而借助eProtein Discovery系统的无细胞蛋白表达合成能力，研究人员可在48小时内获得高纯度、正确折叠且有生物活性的CD19蛋白，为靶向治疗提供了高质量研究材料。

eProtein Discovery系统适用性很强，可覆盖约77%的人类蛋白组，能快速表达毒性蛋白、膜蛋白、结构复杂的多功能蛋白等传统方法难以处理的蛋白类型：阿尔茨海默病研究中的淀粉样前体蛋白（APP）、剪切酶BACE1，肿瘤免疫领域的PD-1、CTLA-4等免疫检查点蛋白，均可通过该系统成功实现无细胞蛋白表达合成并保持活性。

目前该系统已累计成功合成超2000种不同类型蛋白质，覆盖激酶、受体、转录因子等多个功能类别，展现出稳定的多样性无细胞蛋白表达合成能力；甚至能依托Cell Free System准确合成含非天然氨基酸、化学修饰的蛋白变体，为化学生物学、合成生物学的研究开辟了新路径。

四、性能优势：Cell-Free System让无细胞蛋白表达合成更快速、灵活、高产

相较于传统细胞依赖型蛋白表达方法，依托Cell-Free System的无细胞蛋白表达合成技术在多维度展现出明显优势，全方位适配科研中的各类需求：

• 周期大幅缩短：省去细胞扩增、诱导等待等步骤，48小时完成无细胞蛋白表达合成全流程，实现“当日设计，次日得蛋白”的快速响应，加快项目推进节奏；

• 表达成功率提升：无细胞蛋白合成不依赖细胞存活，彻底避免毒性蛋白对宿主细胞的伤害，大幅提高难溶性、不稳定蛋白的产出概率，特别适合表达致死性、高毒性蛋白；

• 产物纯度可控：通过无细胞蛋白表达所得蛋白平均纯度达92%，仅需简易亲和层析、切向流过滤即可获得适用于高分辨率结构解析的样品，大幅减轻后续纯化负担；

• 体系可扩展性强：Cell-Free System反应体积从微升级扩展至百毫升级，无缝适配从微量筛选到中试生产的不同无细胞蛋白合成需求；

• 高通量筛选能力：支持同时运行192种不同表达条件，并行测试温度、pH、镁离子浓度、添加剂等参数对无细胞蛋白表达效果的影响，准确优化实验方案，减少试错成本，推动无细胞蛋白合成从经验驱动转向数据驱动。

五、本土支持：曼博生物提供无细胞蛋白表达合成技术全流程本地化服务

随着Cell-Free System与无细胞蛋白表达合成技术在全球的快速发展，国内科研界的相关应用需求也持续攀升。上海曼博生物作为nuclera中国正式授权代理，为国内科研人员及生物医药企业，提供eProtein Discovery无细胞蛋白表达筛选系统的产品咨询、采购安装、技术支持等全流程专业服务，助力国内科研机构开展靶点验证、膜蛋白表达、AI蛋白设计、酶的定向进化及酶工程等相关研究，如需了解更多关于无细胞蛋白表达、无细胞蛋白合成应用可点击咨询：https://www.mine-bio.com/nuclera/

本文基于cell free system、无细胞蛋白表达、无细胞蛋白合成系统相关应用等公开资料由中国抗体蛋白方案提供商上海曼博生物整理，仅用于科研信息分享。上海曼博生物可提供eProtein Discovery无细胞蛋白表达筛选系统、Cell-Free System蛋白表达系统及难表达蛋白快速制备解决方案产品与技术支持。