eProtein Discovery系統：一種將無細胞蛋白合成與數字微流控相結合的快速蛋白質原型系統。

傳統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。該系統使用基于數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模獲取高質量蛋白質。 通過體外蛋白表達，只需在裂解物中添加對應mRNA，就能在裂解物中安全實現dusu合成及機制研究。重組蛋白表達的局限

若需實現高階應用（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，隨著商業化試劑盒（如Thermo的PUREfrex2.0）和自動化平臺（如ArborBio的AI優化系統）的普及，部分操作正趨于標準化，降低了技術門檻。293蛋白表達常見問題優化后的??原核體外蛋白表達??已廣泛應用于抗體篩選、酶工程等領域。

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模化生產的挑戰。目前反應體系依賴昂貴的裂解物和能量試劑，限制了大規模應用，但新型工程化裂解物（如敲除核酸酶的E. coli提取物）和能量再生系統的開發有望降低成本。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。

B淋巴細胞抗原CD19是一種跨膜糖蛋白，為B細胞惡性zhong Liu生物標志物、CAR-T等療法理想靶點，包含單個跨膜螺旋（292-313）、天然信號肽（1-20）、胞外N端結構域（ECD）和胞內C端結構域（ICD）。其ECD有兩個通過二硫鍵連接的免疫球蛋白樣C2型結構域，ICD有多個無序區域。生產CD19，尤其是ECD對開發新的B細胞淋巴瘤Zhi liao方法十分重要。然而，ECD素來有“難表達”的特點，會導致表達滴度低、蛋白質錯誤折疊和聚集，阻礙了對細胞表面分子的詳細分子研究。在本應用中，我們利用eProteinDiscovery系統的可溶性標簽選擇功能和無細胞混合物，在24小時內篩選了192種表達條件，優化了可溶性CD19蛋白的生產（如圖1所示）。我們成功表達并純化了全長CD19、ECD和ICD。篩選完成后，在24小時內將適合條件進行放大，可生產微克級的蛋白質，從而實現了Zhi liao研究所需復雜蛋白質的提效生產。本應用為表達其他具有跨膜結構域、二硫鍵和高度無序區域的“難表達”蛋白質提供了參考。我們需要先??構建蛋白表達載體??，再轉染細胞。

體外蛋白表達正在革新現場快速檢測技術。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 1 小時確診。這種 “即測即表達”模式 將診斷成本降至 $0.5/次，成為資源匱乏地區的抗疫利器。CHO細胞重組蛋白表達??是生產抗體的常用技術。植物蛋白表達發展前景

當體外蛋白表達效率不足時，需檢測模板完整性并優化啟動子強度。重組蛋白表達的局限

從實驗室走向產業化，無細胞蛋白表達技術還面臨多重障礙。規模化生產時，反應體系的均一性和重復性難以保證，且大規模制備高活性裂解物的成本效益比仍需優化。在下游純化環節，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方法更復雜。此外，目前大多數CFPS工藝仍處于分批反應模式，連續化生產設備的開發滯后，限制了其在工業流水線中的應用潛力。盡管存在這些挑戰，隨著微流控技術、人工智能優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化瓶頸。重組蛋白表達的局限