目前除了传统的基于细胞的蛋白质表达技术以外，另外一种新兴的蛋白质表达技术——无细胞蛋白表达（CFPS）正在被广泛应用。将这两种技术进行对比可以归纳为以下几点：
1.技术原理
传统的基于细胞的蛋白质表达技术依赖于活细胞（如大肠杆菌、酵母或哺乳动物细胞等）作为生物反应器来生产蛋白质。这些细胞提供了蛋白质合成所需的环境和成分。

 图1:CFPS展示

CFPS技术则是在体外环境中，利用细胞提取物（如核糖体、转运RNA、酶等）进行蛋白质的合成。它不依赖于完整的活细胞，可直接在体外模拟细胞内的蛋白质合成过程。
2.实验条件与操作
传统蛋白质表达技术需要进行基因克隆、宿主转化、细胞培养、蛋白表达诱导和优化以及蛋白收集和纯化等复杂步骤，同时需要优化细胞培养条件以确保蛋白质的高效表达。
而CFPS技术则无需进行细胞培养，直接利用细胞裂解液进行蛋白质合成，从而简化实验步骤。此外，还可以通过调整反应体系的组分浓度和添加剂来实现对蛋白质合成的精确控制。
3.表达效率与产量
传统蛋白质表达技术的表达效率和产量受细胞生长状态、培养条件以及外源基因与宿主细胞的兼容性等多种因素影响。
CFPS技术由于直接在体外进行蛋白质合成，可以避免细胞内的复杂调控机制，从而有可能实现更高的表达效率和产量。同时，还可以通过优化反应条件来进一步提高蛋白质的合成效率。
4.应用灵活性
传统蛋白质表达技术受限于宿主细胞的生理特性和遗传背景，某些特定蛋白质可能难以在特定宿主细胞中表达或正确折叠。
CFPS技术则具有更高的灵活性，可以使用多种来源的细胞裂解物或酶类反应系统来进行蛋白质合成，从而更好地适应不同蛋白质的生产需求。还可以用于生产具有特殊修饰或标记的蛋白质，以及进行高通量蛋白质合成实验。
5.成本与时间
传统蛋白质表达技术需要耗费大量时间和资源来培养、收集和纯化细胞，同时还需要考虑细胞的保存和传代等问题。
CFPS技术则无需进行细胞培养等耗时耗力的步骤，从而可以缩短实验周期并降低实验成本。此外，由于CFPS系统的反应体系相对简单且易于控制，因此还可以提高实验的可重复性和一致性。
由此可见，传统的基于细胞的蛋白质表达技术与CFPS技术在技术原理、实验条件、操作步骤、表达效率、蛋白产量、成本、时间以及应用灵活性等多方面都存在显著差异。

 

两种方法的选择：
根据上述内容，我们可以看到CFPS与传统的蛋白质表达相比，具有以下几个明显的优势：
1.表达速度快
CFPS无需进行细胞培养和维护，因此可以迅速启动蛋白质的合成过程，大大缩短了从基因到蛋白质的生产周期，提高了实验效率。传统的蛋白质表达则需要较长的时间来培养细胞，并在细胞内进行蛋白质的合成和积累。
2.灵活性更高
CFPS系统对反应条件相对不敏感，可以在不同的温度、pH等环境条件下进行。此外，还可以通过调整添加的底物和辅因子浓度来优化蛋白质的表达。这种灵活性使得CFPS能够更好地适应不同蛋白质的生产需求，并有望解决传统表达系统中某些蛋白质表达困难的问题。
3.高表达水平
CFPS系统不受细胞生长和复制的限制，能够充分利用所有添加的底物进行蛋白质的合成。这种高效率的表达有助于满足大量蛋白质生产的需求。
4.拓宽可表达蛋白质的范围
一些在传统的基于细胞的表达系统中难以表达的蛋白质，如无法正确折叠的复杂蛋白质、毒性蛋白质或膜蛋白等，在CFPS系统中能够得到更好的表达。这为研究和应用这些特殊蛋白质提供了新的可能性。
综上所述，无细胞蛋白表达技术以其高效、快速、灵活和简化的特点，在某些方面相较于传统的蛋白质表达方法展现出显著的优势。