無細胞セルフリータンパク質合成系

無細胞タンパク質合成システム

無細胞タンパク質合成系は細胞を用いずにDNAやmRNAからタンパク質を直接合成する技術です。毒性タンパク質、膜タンパク質、非標準アミノ酸導入など、細胞培養では困難な用途に使われます。

無細胞合成タンパク質工学毒性タンパク質膜タンパク質非標準アミノ酸
分類
無細胞セルフリータンパク質合成系
主な用途
無細胞合成 / タンパク質工学 / 毒性タンパク質 / 膜タンパク質 / 非標準アミノ酸
関連モダリティ
抗体医薬 / タンパク質工学 / 膜タンパク質研究 / 遺伝子治療 / ワクチン・診断
代表メーカー
New England Biolabs(NEB)・Promega・Thermo Fisher Scientific・Cube Biotech ほか計6社
関連キーワード
無細胞発現 / ファージディスプレイ / リボソームディスプレイ / ADC / 二重特異性抗体 / 膜タンパク質

用途・特徴

無細胞タンパク質合成系は細胞膜の制約を受けずに生体外で転写と翻訳を行うシステム。主要素はRNAポリメラーゼ、リボソーム、tRNA、アミノアシル-tRNA合成酵素、エネルギー供給系、翻訳因子、イオン、および鋳型となるDNAやmRNAです。大腸菌S30ライセート、小麦胚芽抽出液、昆虫細胞ライセート、植物ライセート、哺乳類細胞ライセート、再構成型など複数種類があります。

細胞を使わないため毒性タンパク、膜タンパク質の合成が可能で、非標準アミノ酸やシグナルペプチド融合などの複雑な修飾の組み込みが容易です。反応時間が短いため多条件並列検討が可能、ファージディスプレイやリボソームディスプレイなどのスクリーニング技術と組み合わせ、迅速な抗体・酵素・結合タンパク質の進化工学を実現します。

Point
  • 細胞を使わずに生体外でタンパク質を合成できる
  • 毒性・膜タンパク、非標準アミノ酸導入など細胞培養では困難な用途に向く
  • 反応時間が短く多条件並列検討が可能
  • ディスプレイ技術を組み合わせた大規模スクリーニングが実現可能
  • 医薬製造の受託製造が急速に拡大中

使用方法

鋳型、無細胞発現システム、エネルギー供給物、アミノ酸を混合し、一定温度・時間で反応させます。

1鋳型DNA/mRNAを準備する
2無細胞発現キットを選定・準備する
3エネルギー供給犉、アミノ酸、緩衝液を混合
4反応混液に鋳型を加えて開始
5指定温度で反応を進める
6スクリーニング・下流精製を行う
実際の条件は無細胞系の種類、鋳型の性質、所望のタンパク質の特性、反応スケール、用途によって変わります。医薬製造ではGMP対応、エンドトキシン管理、プロセスバリデーション、品質分析が必須。

掲載情報の確認日:2026年7月(メーカー公開情報をもとに編集部が確認。最新・正確な仕様は各社公式をご確認ください)