蔡小玲，哈小琴，杨波，徐倩，曾通旭

    一种便携式无活细胞表达的生物合成新技术及其应用

    蔡小玲，哈小琴，杨波，徐倩，曾通旭

    730050 兰州总医院检验科(蔡小玲、哈小琴、杨波、徐倩、曾通旭)；730050 兰州，甘肃省干细胞与基因药物重点实验室(蔡小玲、杨波、徐倩、曾通旭)

    1 生物合成新技术概述

    合成生物学将工程设计原则合理地应用于分子生物学、新的基因装置设计，在疾病的诊断和治疗的领域发挥作用[1]，如，创建全细胞生物传感器[2]，基因修饰益生菌[3]以及细胞生物分子加工厂。源自基因工程的生产细胞系基础上，生物合成已成为药品生产[4]、蛋白质疗法[5]、燃料及其他产品[6]的主流技术。然而介导细胞宿主遗传基因进行生物合成，要伴随生物安全、实际障碍、特殊性实验室限制技术的问题，并且疫苗和其他蛋白质的生产需要稳定的冷链配送，但配送成本高，也影响了偏远地区对药物制品的应用。

    鉴于上述问题，一种使用冻干、无细胞(freeze drying-cell free，FD-CF)表达系统的安全基因编码工具的生物合成新技术方法产生了，其具有避免冷链运送、降低运送成本等优点[7]。该表达系统不仅保留了活细胞的基本蛋白质合成能力，而且还是无活性、无菌和便携式的平台，该平台有望成为一种新的低成本诊断工具[8]。FD-CF 系统在室温下保持长期(> 1 年)活性，操作简便，可以减少活细胞的生物合成并不受冷链配送要求的限制[9]，也可用生物合成方法合成一些便携式药物，治疗性蛋白质和其他生物分子。这充分地支持了按需以及就地生物制造的发展趋势[10-11]。简要步骤是将缓冲液、细胞活性物质和模板分子制成一个冻干反应颗粒，需要时只需要添加水激活，1 ~ 2 个小时即可得到目的产品，不需要特殊的设备和技术，如图 1 所示。

    该生物技术可应用于全球健康和个性化医疗，使得大部分分子合成都可以通过冻干试剂和 DNA 编码生物合成来实现。这些直径在几微米的颗粒可轻松地被航天员、士兵或前往偏远地区的医疗工作者携带。它是一种模块化系统，能够经编程后在现场制造所需要的目的蛋白，有上百个不同的 DNA 颗粒可供选择，这些颗粒含有从细胞中提取出的几十种酶和其他分子，能够在室温下保存更长时间，一旦加入水和冻存的 DNA，便开始产生DNA 编码的目的蛋白。

    2 生物合成新技术特点

    2.1 便携

    FD-CF 生物系统新技术是一种便携式生物制造平台 ......