无细胞蛋白质合成灵活易于获取

科学家说他们已经大大简化了无细胞蛋白质合成(CFPS)的方法，这种技术可能成为医学研究的基础。CFPS提供了在几小时内在试管中生物合成蛋白质的新能力，而不需要活细胞。根据Cal Poly，San Luis Obispo的团队，这种方法为追求高通量测试，生物传感器构建，代谢工程等的研究人员提供了对蛋白质生产的新控制。

“这种生物技术利用试管中的遗传密码，直接进入传统上锁定在细胞内的生物机器，”生物化学教授Javin Oza博士说。“这使科学家和工程师能够制造疫苗和治疗性蛋白质，并在实验室或现场进行诊断测试。在课堂上，CFPS允许学生以基于探究的方式了解遗传密码。“

尽管在过去二十年中CFPS作为一种有前景的技术的接受度已经大大增加，但由于实施该技术的困难和费用，它仍然受到一些限制。

正如可视化实验期刊所报道的那样(“ 基于大肠杆菌的无细胞蛋白质合成：一种强大，灵活，可访问的平台技术的协议 ”)， 由Oza和合作者Katherine Watts博士领导的小组开发了一种方法使CFPS广泛可用。与其他CFPS系统相比，这项新技术的主要优点是速度，成本效益以及更简单的反应设置，Oza指出，该出版物包括实施新程序的视频指南。

“在过去的50年中，CFPS已成为利用试管内细胞转录和翻译能力的强大技术。通过消除维持细胞活力的需要，并消除细胞屏障，CFPS已成为传统上具有挑战性的蛋白质的生物制造中的新兴应用的基础，以及代谢工程和功能基因组学的快速原型制作中的应用。我们实施 基于大肠杆菌的CFPS平台的方法允许新用户访问许多这些应用程序，“研究人员写道。

“在这里，我们描述了通过使用富集培养基，带挡板的烧瓶和可重复的可调谐超声处理细胞裂解方法来制备提取物的方法。然后，该提取物可以用于蛋白质表达，其能够在从实验装置到数据分析的仅5小时内产生900μg/ mL或更多的超级绿色荧光蛋白(sfGFP)，前提是已经预先制备了适当的试剂储备。获得试剂的估计启动成本为4,500美元，可以维持数千次反应，估计每微克蛋白质产生0.021美元或每μL反应0.019美元，“研究人员写道。

“另外，蛋白质表达方法反映了由于试剂预混物的优化而在商业上可获得的系统中看到的反应设置的容易性，成本的一小部分。为了使用户能够利用CFPS平台的灵活性来实现广泛的应用，我们已经确定了平台的各个方面，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。“

“该协议简化并阐明了非专家实施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平台及其广泛的应用程序的民主化。”

他继续说，新技术只需要对新用户进行基本的实验室培训，以便在实验室中实施CFPS，从细胞生长和提取物制备到体外蛋白质合成反应本身。

“在我们的合作中，我们采用简化的CFPS方法来合成和设计复杂的超级酶，这些酶传统上难以表达，”Watts说，他也是Cal Poly生物化学教授。“CFPS的使用为设计这些超级酶提供了更快速的设计 - 构建 - 测试周期。”