無細胞蛋白表達技術在實際應用中也存在一些技術短板。由于反應體系缺乏活細胞的代謝調控機制，能量供應和原料再生效率較低，導致反應持續時間較短（通常只維持4-6小時），限制了蛋白產量的進一步提升。同時，該技術對反應環境高度敏感，溫度波動、氧化應激或污染物都可能影響蛋白合成效率，這對實驗操作的穩定性提出了更高要求。此外，雖然CFPS能表達傳統細胞系統難以生產的毒性蛋白，但對于需要復雜折疊或多亞基組裝的蛋白（如某些膜蛋白或超大分子復合物），其成功率仍然有限。添加硒代甲硫氨酸的體外蛋白表達實驗??，直接獲得 X 射線晶體學級硒標記蛋白。毒性蛋白表達包涵體

無細胞蛋白表達技術（CFPS）雖然具有快速、靈活等優勢，但仍存在一些關鍵缺點。首先，成本較高，商業化裂解物、能量試劑和酶的價格昂貴，小規模實驗單次反應成本可達數百元，大規模生產的經濟性尚未完全解決。其次，蛋白產量較低，反應通常在幾小時內終止，產量（0.1-1 mg/mL）遠低于細胞表達系統（如大腸桿菌可達10 mg/mL以上）。此外，復雜蛋白表達受限，原核裂解物缺乏真核翻譯后修飾能力（如糖基化），而真核裂解物成本更高；部分蛋白可能因折疊不完全而喪失活性。技術操作上，反應條件（pH、離子強度等）需精細調控，且線性DNA模板易降解，增加了實驗難度。CFPS目前更適合小規模應用，在超長蛋白（>100 kDa）表達和工業化連續生產方面仍面臨挑戰。未來需通過開發低成本試劑、優化能量再生系統和自動化工藝來突破這些瓶頸。大腸桿菌可溶蛋白表達流程用微流控技術整合裂解物分配\DNA模板加載及反應監測模塊可在??單張芯片上并行執行千次蛋白表達反應??.

無細胞蛋白表達技術的模板可以是線性DNA（如PCR產物）或環狀質粒，需包含啟動子（如T7/T3/SP6）和核糖體結合位點（RBS）以啟動轉錄翻譯。為提升效率，系統可能添加分子伴侶（如DnaK/GroEL）輔助蛋白折疊，或氧化還原劑（如谷胱甘肽）促進二硫鍵形成。部分高級系統（如PURE體系）使用純化重組元件替代粗提物，實現更高可控性，但成本較高。無細胞蛋白表達技術可靈活引入非天然氨基酸（nnAA），擴展了蛋白質的功能多樣性。例如，通過定制tRNA和氨酰-tRNA合成酶，無細胞蛋白表達技術系統能準確將熒光標記或交聯基團嵌入目標蛋白，用于結構生物學或藥物偶聯開發。更前沿的應用是人工生命體系的構建，如利用無細胞蛋白表達技術合成噬菌體或人工細胞雛形，結合微流控技術模擬細胞內代謝網絡，為合成生物學研究提供可控的簡化模型。

近年來，無細胞蛋白表達技術（CFPS）市場呈現快速增長趨勢，主要受益于生物醫藥研發和合成生物學的需求激增。根據市場分析報告，全球CFPS市場規模預計將在2025-2030年間以15%-20%的年均復合增長率擴張，其中北美和歐洲占據主導地位。多家生物技術公司（如ThermoFisher、Synthelis、ArborBiotechnologies）已推出商業化無細胞蛋白表達技術試劑盒和服務，覆蓋從科研到工業級的生產需求。尤其在個性化醫療和快速疫苗開發領域，無細胞蛋白表達技術因其短周期、高靈活性成為企業布局的重點，例如在mRNA疫苗生產中用于快速驗證抗原設計。合成生物學利用體外蛋白表達構造??無細胞代謝網絡??。

傳統微生物發酵生產工業酶面臨周期長（>72 小時）且純化復雜的瓶頸。新一代連續流體外蛋白表達系統 通過耦合反應器實現高效合成：將大腸桿菌裂解物與纖維素酶基因模板泵入螺旋管，在 30℃ 恒溫條件下持續產出酶蛋白，每小時產量達 120 mg/L，較批次反應提高 8 倍。德國 BRAIN AG 公司利用此技術生產 耐熱木聚糖酶，直接添加至造紙漿料中降解半纖維素，使漂白劑用量減少 30%。該系統還支持 實時補料——補充消耗的氨基酸和能量物質可維持 48 小時穩定表達，單位酶成本降至 $2.5/g，逼近發酵法經濟閾值。把細胞的“蛋白生產工具”倒進試管，加點基因“設計圖”和原料，幾小時就能??進行蛋白表達。gst蛋白表達陰性

不用養細胞，直接拿細胞內部的“機器”（核糖體+酶）??在試管里進行蛋白表達??。毒性蛋白表達包涵體

體外蛋白表達已成為生物學教學的高效工具。高中生使用 “GFP 熒光蛋白表達試劑盒”（含凍干裂解物和 pET-28a-GFP 質粒），加水混合后在 37℃ 培養箱放置 2 小時，紫外燈下即可觀察到綠色熒光，直觀演示“基因→蛋白→功能”的中心法則。美國 Bio-Rad 公司推出的教育套件年銷量超 10 萬套，實驗成功率 >95%。在合成生物學領域，該技術助力學生設計 人工生物回路：如將乳糖操縱子序列與紅色熒光蛋白基因融合，添加 IPTG 后 3 小時啟動表達，通過熒光強度量化啟動子活性。這種 “當日設計，當日驗證” 的模式，極大加速了生命科學創新人才的培養進程。毒性蛋白表達包涵體