真正值得重新算一笔账的，是候选数量上来之后：

无细胞蛋白合成（CFPS）把蛋白合成放到体外进行。将基因模板加入反应体系后，即可在2-16小时内实现蛋白表达，省去细胞转化/转染与培养环节。随之配套的还有自动化实施方式，分液、加样、混匀、孵育、稀释，这些操作本就是通用移液工作站和微孔板设备擅长的任务。需要纯化时，磁珠流程也便于对接通用设备。

愚公生物以自主开发的无细胞蛋白合成试剂盒为核心，将并行表达、粗样品亲和力验证和磁珠纯化衔接起来，帮助研发团队把这条路径落到具体项目中。

对于已有相关设备的实验室，这意味着可以优先复用现有平台，逐步搭建并行表达和样品处理流程，无需把“从零定制一条专用自动化产线”作为启动前提。团队可以保留成熟的细胞表达工艺用于后续制备，把候选数量多、迫切需要快速反馈的早期验证交给无细胞体系。先从一个候选批次开始，让实验结果决定下一步投入。

愚公生物已针对纳米抗体（VHH）开发了标准化无细胞表达试剂盒和解决方案，大幅提升纳米抗体设计验证的效率。

无细胞体系可以在自动化设备上，快速平行表达数十到数百个样品。通过无细胞合成的VHH产物，可以省去纯化步骤，按照检测方案简单稀释后，直接使用 SPR 或 BLI 平台记录结合和解离过程。让有潜力的候选尽早进入下一轮。

从方案到曲线：VHH互作结果展示

愚公生物与极瞳生命合作，使用愚公 Cell-Free Protein Synthesis Kit For VHH和极瞳 S-Class SPR 平台，选择已公开报道的靶向 GFP 和 SARS-CoV-2 RBD 的多个VHH抗体，使用 Twin-Strep 标签和 VHH-Fc 融合两类构建策略，为无细胞表达VHH快速进行亲和力评价提供了实例。

在上述联合验证中，愚公生物无细胞试剂盒仅需 8 h 即可完成VHH并行表达，而极瞳S-Class平台可在 24小时内完成所有样品的亲和力表征。

 

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不同VHH的亲和力曲线

对VHH候选初筛而言，采用无细胞技术，可以将从基因合成到获得亲和力数据的时间缩短到1周以内。数十到数百个样品的并行表达，再衔接批量亲和力验证，有助于在一轮实验中评价更多候选，减少候选分批排队带来的反馈延迟。研究人员可以更早确定优先级，将后续纯化和精细表征资源集中到有潜力的分子上，并为下一轮设计提供反馈，大幅提高AI4S或AIDD的开发效率。

完成初筛后，值得继续开发的VHH通常需要获得纯化样品，用于亲和力复测、稳定性研究或细胞功能评价。

愚公生物已验证了3种对于无细胞表达VHH的磁珠快速纯化路径。SDS-PAGE结果显示，三种路径均可富集目标蛋白，可按构建形式选择。对于大多数VHH而言，愚公无细胞表达试剂盒的表达效率能达到 0.3 mg/mL 以上，是国外同类产品的4-5倍。

由此，研究人员可以按项目需要安排两条实验路径：候选较多时，先开展粗样品亲和力初筛；需要精细表征时，再通过磁珠纯化获得样品并继续评价。

愚公生物VHH无细胞蛋白合成试剂盒，面向VHH发现与工程优化，配套方案覆盖模板设计、表达条件优化和纯化策略选择。以通用自动化设备组织并行处理，为实验室逐步扩大验证通量提供了实施方向。

推荐给正在开展以下工作的团队：

原有方法积累的经验仍然有价值，实验室已有的设备也可以继续发挥作用。团队可以从最需要提速的一段流程开始：大量并行表达一批候选，用粗样捕获检测尽早获得结合数据，让更多候选在同一轮验证中获得评价，再把优选分子送入后续研究，缩短从设计到决策的等待。

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参考文献

[1] Kirchhofer et al. Nat Struct Mol Biol. (2010) 17:133-138 

[2] Güttler et al. EMBO J. (2021) 40: e107985