在生物科研与药物研发过程中，获取可溶性、稳定且有活性的蛋白质是众多研究人员面临的核心瓶颈，传统蛋白制备手段效率低下、流程繁琐，严重制约研究进展。英国Nuclera公司研发的eProtein Discovery无细胞蛋白表达筛选系统（也被称作“蛋白质打印机🖨️”），整合无细胞蛋白合成（即cell-free system）与数字微流控蛋白筛选技术，实现从DNA🧬构建体到无细胞蛋白表达与纯化筛选的全流程自动化，成为解决蛋白获取难题的关键设备。上海曼博生物作为Nuclera中国代理，为国内科研人员提供该系统的全流程产品咨询与服务，如有需要欢迎咨询。
一、传统蛋白制备的核心痛点传统的蛋白表达纯化流程存在明显的效率与操作短板，即使是常规无细胞蛋白表达技术，也未能解决流程繁琐的问题，无法实现蛋白表达自动化，具体痛点如下：
- 经典蛋白表达纯化：高度依赖人工操作，从DNA🧬到获得可检测蛋白的全程耗时数周甚至数月，人工误差还会影响实验成功率；
- 常规无细胞蛋白表达：虽将单次表达时间缩至十几小时，但仍需分步完成表达载体制备、体外扩增、高通量蛋白表达、条件筛选等多步操作，各环节需人工衔接，流程效率偏低。
Nuclera eProtein Discovery系统是一款将无细胞蛋白合成系统（CFPS）与数字微流控技术深度结合的快速蛋白质原型系统，核心依托纳升液滴蛋白表达技术，将传统蛋白纯化表达的复杂流程，整合为无细胞蛋白表达自动化流程，从根本上提升蛋白制备效率。
- 核心操作逻辑：仅需将目标蛋白质的氨基酸序列输入系统配套软件，软件将利用预设融合标签自动定制优化的DNA🧬构建体，将制备好的表达载体和其他核心表达试剂装载至设备后，系统将全程自动化完成后续所有操作；
- 高通量筛选能力：系统可同时完成192种独特表达条件筛选，即24种DNA🧬构建体搭配8种无细胞混合物，通过多维度条件组合，筛选出适配的表达方案；
- 制备周期：从输入目标蛋白序列、定制DNA🧬构建体，到获得可直接用于分析检测的高质量蛋白质，全程仅需48小时；
- 已验证的量产成果：该系统目前已成功生产超过2000种蛋白质，其中约77%为人类蛋白，覆盖生物科研与药物研发的主流蛋白需求，且能快速获取难表达蛋白，特别是膜蛋白表达与纯化，攻克传统无细胞蛋白表达中难表达蛋白的制备难题。
图1：eProtein Discovery系统与传统蛋白制备流程周期对比
三、eProtein Discovery系统工作流程eProtein Discovery系统设计了三步式全自动化工作流程，依托数字微流控技术与纳升液滴蛋白表达技术，操作简单、步骤清晰，无需复杂的人工专业操作，全程实现无细胞蛋白表达自动化，适配各类生物实验室的研究需求，具体流程如下：
步骤1：设计与准备将目标蛋白质的序列输入系统配套专属软件，软件根据预设融合标签自动定制优化表达的DNA🧬构建体，研究人员通过eGene Prep试剂盒完成表达构建体的标准化制备，为后续表达筛选做准备。
步骤2：表达与纯化系统自动将制备好的表达构建体与无细胞混合物组合，通过纳升液滴蛋白表达技术完成192种表达条件的高通量筛选，优先开展蛋白可溶性功能筛选、评估其可溶性产量；从192种条件中智能选取30种潜力条件，通过Strep标签+磁珠纯化法完成蛋白表达与可纯化性评估，再结合可溶性、可纯化性、纯化产量多维度数据，确定DNA🧬构建体与无细胞混合物的适配组合。
步骤3：放大与应用基于筛选出的理想表达条件，系统对目标蛋白质进行微克至毫克级的放大生产，直接获得可用于实验检测的高纯度蛋白，满足下游各类研发需求。
图2：eProtein Discovery系统工作流程
四、eProtein Discovery系统蛋白制备能力该系统覆盖范围广、适配性强，能满足不同类型、不同分子量的蛋白表达需求，可实现难表达蛋白快速获取，具体能力如下：
- 蛋白分子量范围：可制备18kDa~300kDa的蛋白质，平均制备分子量为46kDa，：覆盖科研所需的绝大多数蛋白分子量区间；
- 蛋白类型覆盖：可制备伴侣蛋白、水解酶、连接酶、氧化还原酶、信号蛋白、结构蛋白、转移酶等多种类型蛋白质；
- 难表达蛋白攻克：可快速获取难表达蛋白，实现膜蛋白的表达与纯化，同时能制备含二硫键的蛋白、高度无序结构蛋白等传统难表达蛋白；
- 蛋白变体筛选：可便捷筛选、获取蛋白的同源物、直系同源物、突变体及异构体，满足蛋白功能研究的多元需求。
eProtein Discovery系统的应用覆盖生物基础科研、药物研发的全链条，依托自动化无细胞蛋白表达与数字微流控技术，是多领域研究的核心设备，核心应用场景如下：
- 未知药物靶点的筛选与验证研究；
- 各类难表达蛋白质的快速制备；
- AI/ML蛋白质工程的蛋白原型制备与验证；
- 从头设计蛋白质的表达与功能检测；
- 生物医药研发中蛋白的可开发性评估。
英国Nuclera公司由剑桥大学的博士生于2013年创立，品牌创立的初衷，是解决生物学领域蛋白获取难的核心瓶颈。品牌愿景是打造从DNA🧬到蛋白质的一体化原型设计系统，缩短药物研发中靶蛋白的获取时间，降低技术障碍，通过生物工程技术创新推动人类健康领域研究进展。
2. Nuclera中国大陆官方代理——曼博生物上海曼博生物已与Nuclera公司达成官方独家合作，作为正式的Nuclera中国代理，为国内科研人员、生物医药企业提供eProtein Discovery系统的产品咨询、采购安装、技术支持等全流程服务，助力国内科研机构开展靶点验证、膜蛋白表达、AI蛋白设计和酶的定向进化及酶工程等相关研究，欢迎咨询了解。
