AI算得快，蛋白做得慢？无细胞表达引擎按下制药加速键

【字体：大中小】 时间：2025年06月26日 来源：基因有限公司

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　　当AI的计算力遇见无细胞表达的生物力，原核系统以工业级速度将数据转化为蛋白实体，真核系统以临床级精度还原药物生物学本质——二者共同铸就了AI制药从虚拟筛选到实体药物的转化桥梁。

AI制药：重塑药物研发的“智能引擎”

在人工智能与生物技术深度融合的浪潮中，药物研发正经历从“经验驱动”到“计算驱动”的范式跃迁。AI通过深度学习靶点结构、预测蛋白互作、生成万亿级候选分子，极大加速了药物发现进程。然而，传统细胞表达系统的瓶颈——周期冗长（数周至数月）、复杂蛋白表达失败率高、难以实现非天然修饰——仍制约着AI设计成果的快速转化。

无细胞表达技术（CFPS）的崛起，为AI制药按下“加速键”：

▸ 它将蛋白合成周期压缩至数小时，直接打通“AI设计→快速验证”的闭环；

▸ 突破膜蛋白、毒性蛋白等难表达靶点的生产壁垒；

▸ 支持定制化翻译后修饰（如定点插入非天然氨基酸），赋能ADC、mRNA疫苗等前沿疗法开发。

接下来，我们将聚焦无细胞表达系统的核心产品矩阵，解析其如何成为AI制药工业化的关键基建：

AI制药的“双核引擎”：原核与真核无细胞表达系统

为突破传统表达的效率枷锁，无细胞技术以原核系统的“极速生产力” 和真核系统的“精准还原力” ，构建了AI制药工业化的核心基建层。两类系统在药物研发链路上形成战略互补：

一、原核表达：AI设计迭代的「超高速流水线」

NEB无细胞表达系统

NEB 目前提供两种性能卓越的无细胞系统，可以质粒DNA、线性DNA或mRNA为模板，包含T7 RNA 聚合酶以及用于目标模版DNA 转录/翻译的所有组分，可快速合成（通常2-4小时）分析量级蛋白，用于下一步表征分析。基于细胞裂解液的NEBExpress 系统表现出行业领先的高表达水平和高性价比；而PURExpress 系统组分明确，高度可控，可满足多种不同的应用场景。

NEBExpress® 无细胞 E.coli 蛋白合成系统

优势

 蛋白表达量高（通常为0.5mg/ml，最高可达3mg/ml）

 可表达分子量17至 230 kDa的蛋白

 试剂盒提供RNase 抑制剂、可抑制RNase 污染，确保RNA 更加稳定

 灵活的反应条件能使产量最大化：蛋白表达可以在37℃下持续10小时或在更低的温度下持续24小时

应用

 高通量筛选和液体处理

 表位作图和蛋白质折叠

 表达毒性蛋白

PURExpress® 体外蛋白合成试剂盒

优势

 合成的蛋白可直接通过考马斯亮蓝凝胶电泳观察

 转录/翻译的组分可通过亲和层析去除

应用

 确定开放阅读框

 合成截短蛋白用于活性结构域和功能性残基的鉴定

 在合成的蛋白中掺入修饰的、非天然的或标记的氨基酸（NEB#6840）

 核糖体结构与功能研究（NEB#E3313，NEB#P0763）

 释放因子功能研究/核糖体展示（NEB#E6850）

订购信息

二、真核表达：临床前研究的「分子精修车间」

RTS 无细胞蛋白合成系统

德国Biotechrabbit 提供一些列不同宿主来源（大肠杆菌、麦胚、昆虫）的体外高效蛋白表达系统（Rapid translation system，RTS），可实现真核蛋白、原核蛋白、二硫键蛋白、Fab 抗体片段、膜蛋白等各类蛋白的高效表达，反应体系分为小、中、大三种规格，最高可实现24小时内50mg蛋白表达，产量高达6 mg/ml，用于合成药物筛选、表征研究、功能性研究和结构分析所需要的蛋白。

此外，还可提供针对二硫键或转录修饰的功能性蛋白合成试剂盒，并提供不同的辅助试剂盒，包括模版制备试剂盒，增强溶解度试剂盒和特殊氨基酸或伴侣蛋白等。常用的E.coli 来源试剂盒以冻干粉形式提供，易于储存和运输。只需要DNA模版，就能获得ug到mg 不等的蛋白。