無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)（Cell-Free Protein Synthesis system，CFPS），又稱體外翻譯系統(tǒng)，指將細(xì)胞內(nèi)合成蛋白所需的核糖體等調(diào)控因子提取出來，并輔以氨基酸及核苷酸等原料從而在體外直接合成蛋白質(zhì)。

圖1 無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)

合成生物學(xué)邁入抗體領(lǐng)域

無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)無需依賴活細(xì)胞，在體外類似于PCR反應(yīng)，無需DNA或RNA的轉(zhuǎn)染過程，直接加入各組分即可啟動反應(yīng)，獨特的制作及使用流程也賦予了該系統(tǒng)獨到的特點：

• 突破傳統(tǒng)生產(chǎn)速度極限——無細(xì)胞系統(tǒng)快至3小時

傳統(tǒng)哺乳動物細(xì)胞耗時3-7天方可完成的表達(dá)過程，該系統(tǒng)由于突破了細(xì)胞生長和代謝的限制，3-5小時即可完成合成過程，大大提升了效率，使重組表達(dá)過程由days進(jìn)入了hours時代。

• 還原度高、真實表現(xiàn)抗體活性

純度和活性對于蛋白或抗體樣品在研究中發(fā)揮作用是極其重要的，無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)制備的樣品，純化后可以具有較好的純度和活性。

· 純度方面，義翹神州利用自建的無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)表達(dá)的VHH可以達(dá)到SDS-PAGE和SEC-HPLC純度均>95%（圖2）。

圖2 義翹神州利用無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)表達(dá)VHH的SDS-PAGE和SEC-HPLC結(jié)果

· 活性方面，義翹神州制備的抗體片段顯示出與哺乳動物細(xì)胞表達(dá)純化的樣品一致的體外抗原結(jié)合活性（圖3）。

圖3 義翹神州利用無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)表達(dá)的VHH的活性情況

• 突破傳統(tǒng)表達(dá)系統(tǒng)限制，獲取深度數(shù)據(jù)

義翹神州利用無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)，成功制備出在真核細(xì)胞中不表達(dá)的抗體片段（圖4）。該系統(tǒng)可排除細(xì)胞環(huán)境中復(fù)雜因素干擾，可以很好地區(qū)分抗體片段表達(dá)不佳的原因，以直觀的結(jié)果提供結(jié)論，在指導(dǎo)目標(biāo)基因序列的改造和優(yōu)化方面，無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)也具有不可比擬的優(yōu)勢。

圖4 義翹神州無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)成功合成2個在HEK293細(xì)胞中表達(dá)困難的VHH片段

除了以上特點，無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)還具有可控（時間、空間、反應(yīng)條件、規(guī)模等）、靈活、操作簡便、高通量等優(yōu)勢，該系統(tǒng)的多種特點及飛速發(fā)展，決定了其在多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和潛力。

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