近年來，無細胞蛋白表達技術（CFPS）市場呈現(xiàn)快速增長趨勢，主要受益于生物醫(yī)藥研發(fā)和合成生物學的需求激增。根據(jù)市場分析報告，全球CFPS市場規(guī)模預計將在2025-2030年間以15%-20%的年均復合增長率擴張，其中北美和歐洲占據(jù)主導地位。多家生物技術公司（如ThermoFisher、Synthelis、ArborBiotechnologies）已推出商業(yè)化無細胞蛋白表達技術試劑盒和服務，覆蓋從科研到工業(yè)級的生產需求。尤其在個性化醫(yī)療和快速疫苗開發(fā)領域，無細胞蛋白表達技術因其短周期、高靈活性成為企業(yè)布局的重點，例如在mRNA疫苗生產中用于快速驗證抗原設計。體外蛋白表達技術使??致死性靶點研究成為可能??，為新藥開發(fā)提供關鍵依據(jù)。高通量蛋白表達修飾

體外蛋白表達技術的重點在于利用細胞裂解物中的生物合成機器（核糖體、tRNA、翻譯因子）在試管中直接合成蛋白質。以大腸桿菌系統(tǒng)為例：首先制備含T7啟動子的線性DNA模板，將其與商業(yè)化裂解物（如RocheRTS100）、能量混合物（ATP/GTP）及20種氨基酸混合，在37℃振蕩反應2-4小時即可完成蛋白表達。整個過程無需細胞培養(yǎng)與基因轉染，速度比傳統(tǒng)方法快10倍以上。例如，COVID19刺突蛋白RBD結構域的體外表達只需6小時，而HEK293細胞系統(tǒng)需5天。該技術的關鍵優(yōu)勢是開放體系的可編程性——可直接添加非天然氨基酸（如Azidohomoalanine）合成定制化蛋白，為藥物偶聯(lián)物開發(fā)提供高效平臺。大規(guī)模蛋白表達異常不用養(yǎng)細胞，直接拿細胞內部的“機器”（核糖體+酶）??在試管里進行蛋白表達??。

體外蛋白表達正在革新現(xiàn)場快速檢測技術。以瘧疾診斷為例：將凍干的大腸桿菌裂解物、瘧原蟲 HRP2 基因 DNA 及顯色底物預裝在微流控芯片中，加入水樣后啟動 30 分鐘體外蛋白表達反應，生成的 HRP2 蛋白催化顯色劑變紅，靈敏度達 5 寄生蟲/μL（傳統(tǒng)試紙只 200/μL）。此方案在剛果金野外測試中顯示，陽性檢出率提升 40% 且無需冷鏈運輸。類似技術已擴展至COVID-19檢測——用患者鼻拭子 RNA 直接合成 Spike 蛋白，結合納米金抗體實現(xiàn) 1 小時確診。這種 “即測即表達”模式 將診斷成本降至 $0.5/次，成為資源匱乏地區(qū)的抗疫利器。

體外蛋白表達系統(tǒng)的明顯缺陷在于 缺乏真核細胞器結構，導致關鍵翻譯后修飾難以實現(xiàn)：糖基化不完整性： 裂解物中缺乏高爾基體轉運機制，只能生成高甘露糖型等簡單糖鏈，無法合成復雜雙觸角N-糖；磷酸化/乙酰化失衡： 激酶/磷酸酶網絡不完整，使信號通路蛋白的修飾狀態(tài)與生理條件差異明顯；二硫鍵錯配風險： 氧化還原環(huán)境調控不足導致多二硫鍵蛋白錯誤折疊率升高。這些局限使體外蛋白表達在 zhi liao性抗體等需精確修飾的蛋白生產中應用受限。原核蛋白表達速度快，但??真核蛋白表達??更接近天然結構。

在合成生物學中，無細胞蛋白表達技術是構建人工細胞和基因電路的he xin工具。研究人員通過混合不同物種（如大腸桿菌+哺乳動物）的裂解物，創(chuàng)建雜合翻譯系統(tǒng)，以實現(xiàn)跨物種蛋白的協(xié)同合成。該技術還支持無細胞基因線路的快速原型設計，例如將CRISPR組分與報告蛋白共表達，用于體外診斷工具的開發(fā)。由于擺脫了細胞膜的限制，CFPS可直接整合非生物元件（如合成聚合物或納米材料），推動人工合成生命和生物-非生物雜合系統(tǒng)的前沿研究。無細胞蛋白表達技術可快速表達膜蛋白（如GPCRs、離子通道）用于藥物靶點研究，解決了此類蛋白在細胞內難表達、易沉淀的問題。在診斷領域，基于CFPS的體外轉錄-翻譯系統(tǒng)被整合到便攜式設備中，用于現(xiàn)場檢測病原體核酸（如埃博拉病毒），實現(xiàn)“樣本進-結果出”的快速診斷。此外，該技術還能合成定制化抗原，用于抗體庫篩選或個性化cancer疫苗開發(fā)。芯片級體外蛋白表達平臺在個性化醫(yī)療中尤為關鍵，能夠為cancer患者快速篩選驅動突變的體外蛋白表達產物。293f細胞蛋白表達水平

預混 1× 蛋白酶抑制劑可防止 ??新合成體外表達蛋白?? 被裂解物內源酶降解。高通量蛋白表達修飾

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。高通量蛋白表達修飾