生物制藥工程中無細胞蛋白表達體系的運用

趙 春

(中科優術(黑龍江)科技產業有限公司，哈爾濱 150028)

生物制藥技術中無細胞蛋白表達體系具有很多優勢，其可以大幅度提升制藥行業的工作效率和工作質量。蛋白質表達體系在制藥中的應用較為復雜，無細胞蛋白表達體系可以簡化這個流程。相對于傳統的體內表達體系，無細胞蛋白表達體系基于細胞提取物，有著不受細胞生理限制以及胞內蛋白酶降解的優勢，對整體制藥水平的提高具有重要的促進作用。

1 生物制藥工程中無細胞蛋白表達體系的運用優勢

1.1 簡化蛋白表達體系

傳統生物制藥中，蛋白質表達體系比較復雜，在進行細胞剝離時，需要耗費大量的時間，對技術要求也非常高，主要原因是受到技術局限性的影響。無細胞蛋白表達體系在原體系基礎上優化，經過技術升級，可以極大簡化原蛋白表達系統，進而提升制藥工作效率。

1.2 穩定蛋白質表達體系

由于天然蛋白具有水溶性差、半衰期短等特點，所以實現重組蛋白的穩定表達、發揮無細胞蛋白表達體系在醫療方面的應用潛力成為了生物制藥領域的重要研究課題。無細胞蛋白表達體系人工干預較大，可以有效提升蛋白水溶性，延長蛋白的半衰期，從而達到穩定蛋白表達體系的目的。

1.3 降低制藥成本

無細胞蛋白表達體系的有效運用，可以降低制藥成本，提升制藥企業的經濟收益。傳統的蛋白表達體系復雜，需要的人力和物力比較多，導致制藥成本上升。無細胞蛋白表達體系的運用可以簡化流程，減少人力的投入，最重要的是減少下游處理，可以節省大量的生產設備，通過合理控制，可以很好地降低企業制藥成本。

2 生物制藥工程中無細胞蛋白表達體系的分類

生物制藥工程中，無細胞蛋白表達體系主要可以分為原核系統和真核系統，其中真核系統是在原核系統基礎上發展而來，相對來說技術含量更高。雖然兩者存在關聯，但是具體的表達方式不一樣，各自都有比較明顯的特點，如何區分這兩種系統的區別是應用的關鍵。在實際生物制藥過程中，要根據不同的需求進行選擇。

2.1 原核系統

原核系統的發展時間比較久，技術相對比較成熟，所以應用范圍也比較廣泛。原核表達系統的主要工作原理是對目標蛋白的表達利用的原核生物細胞提取物，被提取最多的是病毒細菌。原核表達系統具有很好的耐受性，可以有效保證蛋白質的穩定，這也是該系統的特點。原核表達系統同樣存在著一些問題，主要是蛋白被加工后，在正確折疊方面現階段仍是較大的困難，這些問題也是目前原核系統應用的技術難點。

2.2 真核系統

真核系統主要是對原核系統進行的補充，二者搭配使用，可以有效提升無細胞蛋白表達體系在生物制藥中的應用效率。真核系統主要是對細胞裂解液進行提取，過濾無用雜質，對原有的基因進行調控、轉變，進而提高藥物的合成幾率。大量的實驗數據表明，兩種系統都具有良好的藥物合成功效，但是也存在不足之處，將兩者搭配使用，是目前最佳的制藥手段。

3 生物制藥工程中無細胞蛋白表達體系的運用

以往生物制藥工程中，無細胞蛋白表達體系的運用存在一定的局限性，這主要是由于資金欠缺和設備不完善導致的，但是經過多年的發展，無細胞蛋白表達體系已經得到了極大發展，相關設備和技術可以完全適用現階段的生物制藥。無細胞蛋白表達體系在生物制藥中的運用主要有以下幾個方面。

3.1 引入非天然氨基酸

氨基酸對生物制藥的質量有著非常重要的影響。氨基酸的數量和質量可以決定藥物中各分子比例結構，比例不符合藥物需求，會導致藥物質量不達標。在以往的藥物生產中，天然氨基酸占有比較大的比例，但是天然氨基酸對抑制性 TRNA 識別特定終止密碼子的氨?；Ч患?，容易造成比例失調現象，這會嚴重影響藥物質量。無細胞蛋白表達系統在生物制藥中的運用可以改善這個問題。通過該體系可以大量引入非天然氨基酸，經過人工培育的氨基酸可以有效抑制TRNA 識別特定終止密碼子的氨?；?，保證藥物質量的可靠性?，F階段的研究中，通過在無細胞蛋白表達體系中添加非天然氨基酸底物，建立了高效便捷的反應體系，能夠對目標蛋白進行選擇性修飾。

3.2 重組蛋白藥物生產

無細胞蛋白表達系統可以重組蛋白，實現藥物大規模生產?，F階段，該表達系統已經比較完善，對于細胞的處理能力也在不斷提升，可以制造出更多的蛋白藥物。無細胞蛋白表達系統可以簡化制藥流程，節省制藥時間，提升制藥效率。對蛋白進行重組主要是將原有的分子排列順序打亂，進行重新編排，可以簡化分子蛋白藥物分子融合過程，提高藥物生產速度。同時，還可以提升藥物的療效。經過無細胞蛋白表達系統的干預，原有的制藥工藝得到極大的提升，不但可以重組蛋白藥物生產，提升藥物質量，還可以提升藥物生產效率，對制藥企業的發展有著重要的促進作用。

3.3 蛋白的高通量表達

生物制藥對蛋白的高通量表達要求非常高，只有保證基因代碼的重新組合正確，才能保證高通量正確的表達。生物制藥工程中的基因代碼組合準確性始終都得不到有效保證，通過無細胞蛋白表達系統的干預，基因代碼可以被進一步分解，分解后的代碼更加簡單，所以再進行排列也就變得容易，可以提高基因代碼的組合正確性。無細胞蛋白表達系統在制藥領域的應用，可以提升藥物研發能力，對于新藥的研制會有重要的幫助。

4 結語

無細胞蛋白表達體系已經被廣泛應用在生物制藥工程中，無細胞蛋白表達技術也越來越成熟，已經從原核系統發展到真核系統，研究深度得到了很大提升，對生物制藥產業有很大的幫助。無細胞蛋白表達技術的有效應用可以節省下游處理環節，降低制藥成本。此外，它還具有相對穩定的特點，對于有用物質的提取比較方便，可以簡化制藥流程。無細胞蛋白表達體系具有一定的優勢，具有廣闊的發展前景。