重組蛋白是運用基因重組技術，獲得的具有一定功能和活性的蛋白質。隨著生物藥物開發、重組蛋白表達技術被廣泛應用于生命科學和醫學等研究領域，低成本、短周期、高純度活性蛋白的需求量也與日俱增。相比于天然蛋白，重組蛋白更適用于科學研究領域，是生物藥、細胞免疫治療及IVD試劑研發生產中不可或缺的關鍵生物試劑。

四大蛋白表達系統

• 大腸桿菌表達系統（E. coli Expression System）在基因表達技術中發展最早，是目前應用最廣泛的原核蛋白表達系統。大腸桿菌是表達小分子細胞質蛋白或結構域的首選宿主，具有遺傳背景清楚，生產時間短，成本低，易于放大生產等優點。
• 畢赤酵母表達系統（Pichia Pastoris Expression System）是一種最經濟高效的真核蛋白表達系統，可以對多數蛋白進行翻譯后修飾，能夠制備非常接近于天然蛋白的蛋白原料。
• 昆蟲桿狀病毒表達系統（Baculovirus Expression Vector System）是科研和工業常用的真核表達系統之一，可以容納較大的外源片段插入，并且通過該表達系統表達的蛋白，具有完整的生物學功能。
• 哺乳動物細胞表達系統（Mammalian Cell Expression System）表達的重組蛋白，天然結構完整，生物活性接近于天然蛋白質，因此在生物制藥領域應用廣泛。

蛋白純化策略

為了研究某一個蛋白質的結構和功能，首先應該將目標蛋白質從細胞裂解液的全部組分中分離出來，同時需要保留目標蛋白的生物學活性及化學完整性。不同蛋白質的氨基酸序列及空間結構不同，導致其在物理、化學、生物學等性質上存在差異，利用待分離蛋白質與其它蛋白質性質上的差異，即可以設計出一套合理的蛋白純化方案。

蛋白純化方法

純化蛋白的方法主要可以分為三類：沉淀、離心和層析。

• 鹽析沉淀是在蛋白質水溶液中加入中性鹽，隨著鹽濃度增大而使蛋白質沉淀出來的方法。等電點沉淀是利用蛋白質在等電點時溶解度最低而不同蛋白質又具有不同等電點的特點進行分離的方法。有機溶劑沉淀是利用與水互溶的有機溶劑使蛋白質在水中的溶解度顯著降低而沉淀的方法。
• 速率區帶離心是根據顆粒在介質中的沉降速度不同來分離試樣的方法。差速離心是逐漸提高離心速度來分離不同大小的細胞器的方法。
• 疏水相互影響層析是利用蛋白質表面的疏水部位和固定相上的疏水基團的結合來分離不同蛋白質的方法。凝膠層析是利用混合物隨流動性相流過配有凝膠固定不動相的層析柱時速度不一致而分離的方法。上述方法由于存在特異性低、純化蛋白純度不高和活性低等缺點，在實際生產中用的頻次比較低。應用較多的純化方法是層析法中的親和層析和離子交換層析。

親和層析是利用固定相的結合特性來分離不同分子的方法。當含有被分離物質的混合物隨著流動相流經層析柱時，親和吸附劑上的配基就有選擇地吸附能與其結合的物質，而其他的蛋白質及雜質未被吸附，從層析柱中流出。

離子交換層析是一種以離子交換樹脂或化學鍵合離子交換劑為固定相，利用被分離組分離子交換能力的差別或選擇性系數的差別而實現分離的方法。當一定量的溶液通過交換柱時，由于溶液中的離子不斷被交換而濃度逐漸減少，因此也可以全部被交換而吸附在交換劑上。融合的蛋白質能夠根據逐漸提升過柱液中的含鹽量或者提升過柱液的pH值過柱出來。

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參考文獻：

Labrou NE. Protein purification: an overview. Methods Mol Biol. 2014;1129:3-10. doi: 10.1007/978-1-62703-977-2_1.