傳統微生物發酵生產工業酶面臨周期長（>72 小時）且純化復雜的瓶頸。新一代連續流體外蛋白表達系統 通過耦合反應器實現高效合成：將大腸桿菌裂解物與纖維素酶基因模板泵入螺旋管，在 30℃ 恒溫條件下持續產出酶蛋白，每小時產量達 120 mg/L，較批次反應提高 8 倍。德國 BRAIN AG 公司利用此技術生產 耐熱木聚糖酶，直接添加至造紙漿料中降解半纖維素，使漂白劑用量減少 30%。該系統還支持 實時補料——補充消耗的氨基酸和能量物質可維持 48 小時穩定表達，單位酶成本降至 $2.5/g，逼近發酵法經濟閾值。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。蛋白表達優化

前沿高校和研究所是無細胞蛋白表達技術創新的源頭。哈佛大學George Church實驗室開發的"全基因組裂解物"技術，明顯提升了復雜途徑的體外重構能力；東京大學則通過微流控-無細胞蛋白表達技術聯用系統，推動單細胞蛋白組學研究。值得注意的是，合成生物學公司（如Ginkgo Bioworks、Zymergen）正將無細胞蛋白表達技術納入其自動化生物鑄造平臺，用于高通量酶進化。而傳統發酵技術公司（如DSM）也開始布局無細胞蛋白表達技術，探索其在可持續蛋白（如無細胞合成乳清蛋白）中的應用，預示著技術融合的跨界競爭趨勢。常見蛋白表達行業動態PCR純化后的線性DNA模板可直接用于??大腸桿菌體外蛋白表達??。

體外蛋白表達系統的本質是利用 純化的細胞裂解物（含核糖體、tRNA、翻譯因子及能量再生組分）重構蛋白質合成機器。在ATP/GTP供能條件下，核糖體通過mRNA模板介導的密碼子-反密碼子配對，驅動氨基酸按序列聚合成肽鏈。該過程的關鍵調控點包括：翻譯起始效率（受5'UTR二級結構及Shine-Dalgarno序列影響）、延伸速率（依賴EF-Tu/G因子濃度）和終止準確性（釋放因子RF1/2活性）。體外蛋白表達的高效性源于其 去除了細胞膜屏障，使反應底物濃度可人為提升至生理水平的10-100倍，大幅加速肽鏈合成動力學。

無細胞蛋白表達技術在實際應用中也存在一些技術短板。由于反應體系缺乏活細胞的代謝調控機制，能量供應和原料再生效率較低，導致反應持續時間較短（通常只維持4-6小時），限制了蛋白產量的進一步提升。同時，該技術對反應環境高度敏感，溫度波動、氧化應激或污染物都可能影響蛋白合成效率，這對實驗操作的穩定性提出了更高要求。此外，雖然CFPS能表達傳統細胞系統難以生產的毒性蛋白，但對于需要復雜折疊或多亞基組裝的蛋白（如某些膜蛋白或超大分子復合物），其成功率仍然有限。兔網織紅細胞裂解物??含??成熟血紅蛋白合成機制??，能準確折疊多結構域蛋白。

無細胞蛋白表達技術（CFPS）的雛形可追溯至20世紀50年代。1958年，Zamecnik頭次證明細胞裂解物中的翻譯機器可在體外合成蛋白質，為技術奠定基礎。1961年，Nirenberg和Matthaei利用大腸桿菌裂解物破譯遺傳密碼子，推動了分子生物學的發展。然而，早期技術因表達量低、穩定性差，長期局限于實驗室研究，主要用于密碼子解析和翻譯機制探索，未實現規模化應用。近十年，無細胞蛋白表達技術技術加速向醫療、合成生物學等領域滲透。例如，在COVID-19期間，該技術被用于快速生產疫苗抗原和抗體。同時，AI算法的引入實現了反應條件智能預測，進一步優化表達效率。中國企業如蘇州珀羅汀生物通過自主研發試劑盒，推動國產化替代。未來，無細胞蛋白表達技術或與代謝工程、微流控技術結合，成為生物制造和準確醫療的he xin工具。通過灌流式反應器將CHO細胞體外蛋白表達??周期縮短至72小時，單批次產量突破5g/L。AI合成蛋白表達原理

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。蛋白表達優化

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。蛋白表達優化