1毛钱1个反应的无细胞蛋白质合成

来源：生物通

这项技术的预计成本为每生产1μg蛋白质0.021美元，或每反应1μl需要0.019美元。

科学家们说他们已经大大简化了无细胞蛋白质合成（CFPS）的方法，这项技术可能成为医学研究的基础。CFPS提供了一项新能力，可在数小时内在试管中生物合成蛋白质，而不需要活细胞。据加州理工大学圣路易斯奥比斯波分校的研究小组称，这种方法为从事高通量测试、生物传感器构建、代谢工程等的研究人员提供了一种新的蛋白质生产控制水平。

“这种生物技术利用试管中的遗传密码，直接接触传统上锁在细胞内的生物机械。” 生物化学教授Javin Oza博士说，“这使得科学家和工程师能够制造疫苗和治疗蛋白，并在实验室或野外按需进行诊断测试。在课堂上，CFPS允许学生以基于探究的方式学习遗传密码。”

虽然在过去的二十年中，CFPS作为一种有前途的技术，接受度大幅提高，但由于实施该技术的难度和成本，它仍然受到一些限制。

该研究名为“Escherichia Coli-Based Cell-Free Protein Synthesis: Protocols for a robust, flexible, and accessible platform technology”，发表在Journal of Visualized Experimentation杂志上。该研究由Oza和合作者Katherine Watts领导，已开发出一种方法，使CFPS可以广泛使用。Oza指出，与其他CFPS系统相比，这种新技术的主要优点是速度快、成本效益高，反应装置也不那么复杂。Oza补充说，该研究发表的文章还包括一个实施新程序的视频指南。（教学视频：https://www.jove.com/video/58882/escherichia-coli-based-cell-free-protein-synthesis-protocols-for）

“在过去的50年里，CFPS已经成为一种强有力的技术，可以利用试管内细胞的转录和翻译能力。通过消除维持细胞活力的必要性和消除细胞屏障，CFPS已经成为传统挑战性蛋白质生物制造中新兴应用的基础，以及在代谢工程和功能基因组学快速成型中的应用。我们实现基于大肠杆菌的CFPS平台的方法允许新用户访问其中的许多应用程序，”研究人员写道。

“在此，我们描述了通过使用浓缩培养基、挡板烧瓶和基于超声可重复的细胞裂解来制备提取物的方法。该提取物可用于蛋白质表达，从实验装置到数据分析，只要5小时就能产生900μg/ml或更多的超折叠的绿色荧光蛋白（sfGFP），前提是事先已经准备了适当的试剂储备。获得试剂的预计启动成本为4500美元，将维持数千个反应，预计成本为每生产1μg蛋白质0.021美元，或每反应1μl需要0.019美元。”研究人员写道。

“为了使用户能够利用CFPS平台的灵活特性广泛应用，我们确定了平台的各种方面，这些方面可以根据可用资源和所需的蛋白质表达结果进行调整和优化。”

“该协议简化并澄清了非专家实现无细胞蛋白质合成的方法，”Oza说，“改进对这些方法的访问将有助于使平台及其广泛的应用程序民主化。”

他接着说，新技术只需要对新用户进行基本的实验室培训，就可以在他们的实验室中实施CFPS，从细胞生长和提取物制备到体外蛋白质合成反应。

“在我们的合作中，我们使用简化的CFPS方法来合成和设计复杂的巨型酶，传统上这种酶很难表达。”加州理工大学的生物化学教授Watts说，“CFPS的使用使得这些巨型酶的工程化设计-建造-试验循环更加快速。”

参考文献：

Escherichia coli-Based Cell-Free Protein Synthesis: Protocols for a robust, flexible, and accessible platform technology