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。這一過程通常可在1-4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。我們需要先??構建蛋白表達載體??，再轉染細胞。hek293蛋白表達公司

從實驗室走向產業(yè)化，無細胞蛋白表達技術還面臨多重障礙。規(guī)模化生產時，反應體系的均一性和重復性難以保證，且大規(guī)模制備高活性裂解物的成本效益比仍需優(yōu)化。在下游純化環(huán)節(jié)，由于反應混合物中含有大量核酸、酶和其他細胞組分，目標蛋白的分離純化步驟比傳統(tǒng)方法更復雜。此外，目前大多數(shù)CFPS工藝仍處于分批反應模式，連續(xù)化生產設備的開發(fā)滯后，限制了其在工業(yè)流水線中的應用潛力。盡管存在這些挑戰(zhàn)，隨著微流控技術、人工智能優(yōu)化反應條件等新方法的引入，CFPS技術正在逐步突破這些產業(yè)化瓶頸。目的蛋白表達常見問題大腸桿菌裂解物??是經(jīng)濟的體外蛋白表達平臺。

無細胞蛋白表達技術（CFPS）根據(jù)反應體系的設計可分為分批式（Batch）、雙層式（Bilayer）和連續(xù)交換式（CECF）三種主要形式。分批式是Zui基礎的形式，反應在單一試管中進行，操作簡單但受限于底物耗盡和副產物積累，表達時間通常只4小時，適合小規(guī)模篩選（如Promega的試劑盒）。雙層式通過密度差異將反應液與緩沖液分層，延長反應時間至8-20小時，日本CFS公司的產品采用此設計。連續(xù)交換式（CECF）通過半透膜連接反應室與供應室，持續(xù)補充底物并移除副產物，可將反應延長至24小時，產量明顯提高（如德國RTS系統(tǒng)的1mL及以上規(guī)模產品）

提升體外蛋白表達效能的關鍵技術路徑包括：裂解物工程化改造： CRISPR敲除核酸酶/蛋白酶基因增強穩(wěn)定性，或過表達分子伴侶（如GroEL/ES）改善折疊；能量再生系統(tǒng)強化： 耦合葡萄糖脫氫酶與ATP合成酶模塊，實現(xiàn)ATP持續(xù)再生；膜蛋白表達突破： 添加脂質納米盤（Nanodiscs）提供類膜環(huán)境，促進跨膜結構域正確折疊；高通量篩選適配： 微流控芯片實現(xiàn)萬級反應并行運行，單次篩選規(guī)模超越傳統(tǒng)細胞方法。這些策略共同推動該技術向 更高效率、更低成本、更廣適用性 演進。每一次體外蛋白表達的反應液微光，都在照亮人類準確操控生命分子的前沿征途。

在特殊應用領域，無細胞蛋白表達技術CFPS的性價比難以用傳統(tǒng)標準衡量。例如：① 非天然氨基酸標記蛋白（如ADC藥物開發(fā)），細胞系統(tǒng)需基因改造且產量極低，而無細胞蛋白表達技術CFPS直接添加修飾氨基酸即可實現(xiàn)，單次反應成本雖高但省去數(shù)月工程菌構建時間；② 便攜式生物制造（如戰(zhàn)場急救蛋白生產），凍干無細胞蛋白表達技術CFPS試劑可在無冷鏈條件下即時合成，其“按需生產”特性大幅降低倉儲物流成本。這些場景下，無細胞蛋白表達技術CFPS的技術獨特性使其成為高性價比解決方案。大腸桿菌體外蛋白表達的單次反應成本（$1.5）只為哺乳細胞系統(tǒng)的 1/50。低溫誘導蛋白表達技術

線性化質粒經(jīng)酚氯純化后（濃度≥0.5 μg/μL），適用于 ??T7 啟動子介導的體外蛋白表達??。hek293蛋白表達公司

盡管前景廣闊，無細胞蛋白表達技術市場仍面臨成本控制和規(guī)模化生產的挑戰(zhàn)。目前反應體系依賴昂貴的裂解物和能量試劑，限制了大規(guī)模應用，但新型工程化裂解物（如敲除核酸酶的E. coli提取物）和能量再生系統(tǒng)的開發(fā)有望降低成本。未來，無細胞蛋白表達技術技術可能與AI驅動的蛋白設計、連續(xù)生物制造工藝結合，進一步拓展在細胞zhi liao、人造肉（如無細胞合成血紅蛋白）等新興領域的應用。Goverment與資本對生物制造的投入（如美國《國家生物技術和生物制造計劃》）也將加速無細胞蛋白表達技術的商業(yè)化進程，使其成為千億美元合成生物學市場的重要支柱技術。hek293蛋白表達公司