無細胞蛋白表達技術（CFPS）雖然具有快速、靈活等優勢，但仍存在一些關鍵缺點。首先，成本較高，商業化裂解物、能量試劑和酶的價格昂貴，小規模實驗單次反應成本可達數百元，大規模生產的經濟性尚未完全解決。其次，蛋白產量較低，反應通常在幾小時內終止，產量（0.1-1 mg/mL）遠低于細胞表達系統（如大腸桿菌可達10 mg/mL以上）。此外，復雜蛋白表達受限，原核裂解物缺乏真核翻譯后修飾能力（如糖基化），而真核裂解物成本更高；部分蛋白可能因折疊不完全而喪失活性。技術操作上，反應條件（pH、離子強度等）需精細調控，且線性DNA模板易降解，增加了實驗難度。CFPS目前更適合小規模應用，在超長蛋白（>100 kDa）表達和工業化連續生產方面仍面臨挑戰。未來需通過開發低成本試劑、優化能量再生系統和自動化工藝來突破這些瓶頸。大腸桿菌體外蛋白表達??的成本只為兔網織紅細胞系統的1/20，適合大規模篩選。分泌型蛋白表達流程

20世紀90年代后，隨著分子生物學和合成生物學的進步，無細胞蛋白表達技術技術迎來突破。研究者通過優化裂解物制備（如敲除大腸桿菌核酸酶）、開發能量再生系統（如Phosphoenolpyruvic acid，PEP循環），明顯提升蛋白產量和反應時長。2000年代初，連續交換式反應體系（CECF）的出現解決了底物耗盡問題，使反應時間延長至24小時以上，產量達毫克級，為工業化鋪平道路。此階段，無細胞蛋白表達技術開始應用于毒性蛋白合成和抗體片段生產，但成本仍較高。常用蛋白表達流程小麥胚芽裂解物??則憑借??低核酸酶活性??成為長期反應（>24小時）的理想選擇。

體外蛋白表達正在推動 無細胞合成生物學 的范式革新：人工代謝通路重構： 在裂解物中整合多酶級聯反應，利用底物通道效應實現小分子化合物的高轉化率合成；基因振蕩器開發： 通過T7 RNA聚合酶的自調控表達構建分子鐘，模擬細胞周期節律；仿生細胞構建： 將蛋白表達系統封裝于脂質體內，結合ATP再生模塊（如bing tong酸激酶系統）創建可自我維持的人工細胞雛形。這種 “設計-構建-測試”閉環 明顯加速了生物系統的理性設計進程。nuclera 高通量微流控蛋白表達篩選系統可助力體外蛋白表達，如想了解更多信息，歡迎咨詢官方代理商上海曼博生物！

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?；a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。大腸桿菌裂解物??是經濟的體外蛋白表達平臺。

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。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。誘導型蛋白表達濃度

添加 0.1% Triton X-100 使疏水蛋白的體外表達可溶率達90%??。分泌型蛋白表達流程

近年來，無細胞蛋白表達技術（CFPS）市場呈現快速增長趨勢，主要受益于生物醫藥研發和合成生物學的需求激增。根據市場分析報告，全球CFPS市場規模預計將在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主導地位。多家生物技術公司（如ThermoFisher、Synthelis、ArborBiotechnologies）已推出商業化無細胞蛋白表達技術試劑盒和服務，覆蓋從科研到工業級的生產需求。尤其在個性化醫療和快速疫苗開發領域，無細胞蛋白表達技術因其短周期、高靈活性成為企業布局的重點，例如在mRNA疫苗生產中用于快速驗證抗原設計。分泌型蛋白表達流程