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在合成生物学蓬勃发展的当下，无细胞蛋白合成技术（Cell-Free Protein Synthesis, CFPS）因其 “脱离活细胞束缚” 的特性，正成为生物医药、合成生物学、工业酶制剂等领域的核心突破点。近日，专注于该技术研发的珀罗汀生物 CEO 崔金辉博士接受了本刊专访，深度解析这项技术的底层逻辑、产业价值及珀罗汀生物的创新路径。

*一、锚定赛道：从细胞表达到无细胞合成的范式转移

问：珀罗汀生物选择深耕无细胞蛋白合成技术，是基于怎样的行业观察与技术判断？这项技术与传统细胞表达系统的本质区别是什么？

崔金辉博士：传统细胞表达系统（如大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞）依赖活细胞的代谢网络，存在三大痛点：一是耗时周期长，从细胞构建到蛋白纯化通常需要数周甚至数月；二是难突破 “细胞毒性” 限制，许多功能蛋白（如膜蛋白、毒素蛋白）会导致宿主细胞死亡；三是工艺灵活性低，难以快速响应多品种、小批量的蛋白合成需求。

无细胞蛋白合成技术通过提取细胞裂解反应液（包含核糖体、tRNA、酶等核心元件），在体外重构翻译体系，本质上是将蛋白合成从 “细胞内黑箱” 转化为 “体外可编辑系统”。我们判断，随着基因治疗、个性化疫苗、酶工程等领域对 “快速、精准、安全” 蛋白合成的需求爆发，CFPS 技术将成为传统细胞表达的重要补充，甚至在特定场景实现替代。

*二、技术攻坚：破解无细胞系统的效率与稳定性难题

问：业内普遍认为无细胞蛋白合成存在 “产量低、持续时间短” 的瓶颈，珀罗汀生物如何通过技术创新突破这一局限？

崔金辉博士：针对产量低的问题，我们首先对无细胞反应体系中的关键组分进行了优化。通过改造核糖体，使其与 mRNA 的结合更加高效，同时提高核糖体的循环利用率，从而加速了蛋白质合成的速率。此外，我们还优化了氨基酸和 tRNA 的供应系统，确保了翻译过程中的底物充足，避免了因底物匮乏导致的合成中断。

在提高反应持续时间方面，我们引入了一种高效的能量再生系统，能够持续为无细胞反应提供 ATP 等能量分子，维持反应的进行。同时，我们还引入了蛋白质稳定剂，能够有效保护合成的蛋白质免受降解，延长了反应的时间窗口。

此外，我们还建立了自动化高通量合成平台，实现了反应条件的精准调控和快速筛选。平台能够同时处理多个反应体系，快速测试不同的参数组合，大大缩短了技术优化的周期。

*三、场景落地：从实验室到产业端的价值转化

问：目前珀罗汀生物的技术已在哪些领域实现商业化应用？能否分享具体案例？

崔金辉博士：我们的技术已覆盖三大核心场景：

  1. 生物医药：在生物医药领域，我们的无细胞蛋白合成技术为膜蛋白的表达提供了全新的解决方案。膜蛋白是众多药物靶点，传统表达方法因其疏水性导致产量低、易聚集。我们的无细胞系统通过优化反应环境，如添加特殊的去污剂和折叠辅助因子，成功解决了这些问题。我们的技术能够合成高质量的膜蛋白，为药物筛选和结构研究提供了关键的工具。例如，我们为一家制药公司合成了用于药物靶点研究的 G 蛋白偶联受体（GPCR）膜蛋白，其纯度和活性达到了客户要求，大大加速了其药物研发的进程。

    在创新药物研发和特殊蛋白定制方面，我们的非天然氨基酸定点插入与表达平台优势显著。通过改造氨酰 - tRNA 合成酶和 tRNA，我们能够将非天然氨基酸特异性地插入到目标蛋白的特定位置。这一技术为进一步优化蛋白的结构和功能提供了可能，为新型药物的研发和生物材料的开发开辟了新的途径。
  2. 合成生物学：在合成生物学领域，我们利用无细胞蛋白合成技术快速构建和筛选复杂的生物分子网络。例如，我们与高校和科研机构合作，建立了基于无细胞系统的基因线路快速测试平台。研究人员能够在短时间内测试多种基因线路的设计方案，大大提高了研究效率。

    此外，我们还在探索无细胞系统与微流控芯片的结合，构建便携式蛋白合成装置。这一装置有望在未来应用于野外医疗、太空探索等极端场景，实现即时的蛋白合成和检测。
  3. 工业酶制剂：定制化酶的 “柔性产线”为化工企业定制合成新型脂肪酶，用于可降解塑料的生物催化。无细胞系统支持 “多酶共表达” 与 “定向进化文库快速构建”，帮助客户在 4 周内完成从基因序列到工业酶制剂的全流程开发，较传统方法提速 50%。
*四、产业生态：构建无细胞技术的 “中国方案”

问：在全球竞争格局中，珀罗汀生物的差异化优势是什么？如何看待国内无细胞蛋白合成产业的发展潜力？

崔金辉博士： 国际领先企业在反应液核心原料上对中国实施技术封锁，而珀罗汀生物已实现从 “底盘细胞改造→反应液制备→反应体系开发” 的全链条国产化。我们的反应液产品性能参数（如蛋白合成产量、批次稳定性）已达到国际一流水平，但成本仅为进口产品的 1/3。

中国拥有全球最完整的生物制造产业链，从上游基因合成、中游蛋白制备到下游制剂生产，形成了紧密协同的生态。随着合成生物学被列为 “十四五” 重点发展方向，无细胞蛋白合成技术作为 “卡脖子” 环节的突破口，将在疫苗快速响应（如新型病毒抗原合成）、生物制造绿色化（替代化学合成）等领域释放巨大价值。
*五、未来展望：当 “无细胞” 遇见 “智能化”

问：您如何定义无细胞蛋白合成技术的终极形态？珀罗汀生物的下一个技术目标是什么？

崔金辉博士： 终极形态是 “数字驱动的无细胞合成工厂”—— 通过 AI 算法预测最优蛋白序列，结合自动化反应平台实现 “即需即造”，从订单到蛋白交付的周期压缩至 24 小时以内。

珀罗汀生物正在布局两大方向：一是开发 “无细胞多酶级联反应系统”，模拟细胞内复杂代谢通路，实现多步生物合成的体外重构；二是探索 “无细胞体系与微流控芯片的结合”，构建便携式蛋白合成装置，未来可应用于野外医疗、太空探索等极端场景。我们相信，无细胞技术将打破 “细胞” 的物理边界，让蛋白合成像 “打印文件” 一样便捷高效。

专访尾声，崔金辉博士强调：“无细胞蛋白合成不是颠覆传统，而是拓展可能性。当技术突破与产业需求同频共振，合成生物学的‘无细胞时代’正在加速到来。” 随着珀罗汀生物等企业的技术迭代与生态构建，这项曾被视为 “实验室黑科技” 的技术，正逐步成为驱动生物经济发展的核心引擎。
|  专访视频：

崔金辉博士简介：

崔金辉/博士

珀罗汀生物 CEO


|  美国康奈尔大学/中国农业科学院联合培养博士

|  曾在中国科学院微生物研究所及中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所主持科研工作，在DNA纳米材料、代谢工程、无细胞合成生物学面拥有丰富的研究经验，先后带领研发团队获得多项发明专利，主持完成国家级研究课题数项，在国际学术刊物发表SCI论文近二十篇。

|   2017年作为联合创始人共同创立了专业从事无细胞蛋白表达的生物技术公司珀罗汀生物，是国内无细胞蛋白表达领域的引领者之一。