簡化的方法使無細胞蛋白質合成更加靈活和易于獲取

研究人員從根本上簡化了無細胞蛋白質合成(CFPS)的方法，這種技術可能成為醫學研究的基礎。

合成蛋白質對于多種類型的藥物和基因研究至關重要。多年來，蛋白質只能在活細胞內合成。CFPS提供了在幾小時內在試管中生物合成蛋白質的新能力，而不需要活細胞。這一過程為蛋白質生產提供了新的控制水平，對于追求高通量測試，生物傳感器構建，代謝工程等的研究人員來說，這是一個令人難以置信的福音。

“這種生物技術利用試管中的遺傳密碼，直接進入傳統上被鎖定在細胞內的生物機器，”Cal Poly，San Luis Obispo的生物化學教授Javin Oza說。“這使科學家和工程師能夠制作疫苗和治療性蛋白質，并在實驗室或現場進行按需進行診斷測試。在課堂上，CFPS允許學生以基于探究的方式了解遺傳密碼。”

盡管在過去二十年中CFPS作為一種有前景的技術的接受度已經大大增加，但由于實施該技術的困難和費用，它仍然受到一些限制。

據“可視化實驗期刊”報道，由Oza和合作者Katharine Watts領導的Cal Poly的一組研究人員已經開發出一種方法，可以使CFPS廣泛使用。與其他CFPS系統相比，新技術的主要優點是速度，成本效益和更簡單的反應設置。為了進一步減少科學家采用這種方法的障礙，該出版物包括實施新程序的視頻指南。

“該協議簡化并闡明了非專家實施無細胞蛋白質合成的方法，”Oza說。“改進對這些方法的訪問將有助于平臺及其廣泛的應用程序的民主化。”

這項新技術僅需要對新用戶進行基礎實驗室培訓，以便在實驗室中實施CFPS，從細胞生長和提取物制備到體外蛋白質合成反應本身。研究人員開發了試劑預混料，可大大降低設置過程中出錯的可能性，并增加反應成功的可能性。這些化學和生物試劑是穩定的，可以承受多次凍融循環。在本文中，研究人員還確定并報告了顯著影響CFPS成功實施的變量以及新用戶應為成功反應優化的變量。

簡化程序在功能上可與之前使用的技術方法相媲美，可用于更快速地篩選蛋白質產品，大大增加了在給定時間段內可運行的測試數量。這種能力支持復雜的研究工作，如功能基因組學和代謝工程。

“在我們的合作中，我們采用簡化的CFPS方法來合成和設計復雜的超級酶，這些酶傳統上難以表達，”Watts說，他也是Cal Poly生物化學教授。“CFPS的使用為設計這些超級酶提供了更快速的設計 - 構建 - 測試周期。”

除初級研究外，新的CFPS方法還可用作高中和本科教室的教育工具。當打包用于教育用途時，它為學生提供了在實踐學習環境中參與遺傳學的機會。