近，美國(guó)加州理工大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種低成本的方法，以提高無(wú)細(xì)胞生物技術(shù)在生物制造中的應(yīng)用和在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可行性。相關(guān)論文發(fā)表在ACS合成生物學(xué)雜志上。

在使用無(wú)細(xì)胞蛋白質(zhì)合成技術(shù)時(shí)，研究人員可以通過試管中的細(xì)胞機(jī)器直接接觸和操作生化過程?？茖W(xué)家和工程師一直希望將無(wú)細(xì)胞生物技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，包括按需生產(chǎn)生物材料、疾病生物標(biāo)記物和環(huán)境污染物的現(xiàn)場(chǎng)診斷、創(chuàng)新的生物化學(xué)教育平臺(tái)等。這些應(yīng)用程序在實(shí)驗(yàn)室易于實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)、臨床和課堂上難以發(fā)揮作用。細(xì)胞機(jī)器中的蛋白質(zhì)、RNA等生物分子在高溫下容易分解，極大地限制了細(xì)胞機(jī)器的保質(zhì)期。

盡管這些細(xì)胞提取物可以凍干生產(chǎn)類似奶粉的產(chǎn)品，但它可以在室溫下儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)間。然而，與奶粉不同的是，凍干細(xì)胞機(jī)器在儲(chǔ)存幾天后會(huì)失去活性。為了解決這個(gè)難題，在科學(xué)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種低成本的防腐劑，可以使凍干細(xì)胞機(jī)器在室溫下保存兩周。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員選擇了10種具有4種不同作用機(jī)理的防腐劑，并系統(tǒng)地找到了對(duì)應(yīng)防腐劑。然后他們測(cè)試了兩到三種組合，成功找到了一種防腐劑組合，可以在室溫下保持細(xì)胞機(jī)器的完整生產(chǎn)能力長(zhǎng)達(dá)兩周。研究人員還發(fā)現(xiàn)，一些防腐劑的組合可以將細(xì)胞機(jī)器的蛋白質(zhì)生產(chǎn)能力提高近兩倍。

研究發(fā)現(xiàn)，任何防腐劑穩(wěn)定生物材料的能力都與環(huán)境密切相關(guān)。為了克服這一局限性，研究人員在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以幫助其他研究人員選擇適合無(wú)細(xì)胞生物技術(shù)具體應(yīng)用的防腐劑配方。