细胞工厂可以被用于创造复杂的分子，合成生物学家通过重新设计细胞使这些分子满足特定需求，包括药物和能量应用。但是，试错过程既困难又耗时，并且还要与细胞的其他产物和过程竞争。
　　2019年6月5日《科学进展》报道，美国西北大学结合无细胞蛋白质合成和自组装单层解吸电离质谱（self-assembled monolayer desorption ionization，SAMDI）两种最先进的研究方法，创建一种快速、有效的方法来设计和分析代谢途径。研究者表示，通过这两种方法，可以在一天内建立数千种潜在混合物生产路径并对其进行全面测试，为合成生物学家提供新的见解和设计规则。 

图|CC0 Public Domain 

　　无细胞蛋白质合成 

    细胞通过酶制造复杂的分子。研究者模仿这个过程，需要先确定代谢途径，弄清楚需要的酶，再通过设计细胞（通常是细菌细胞）来制造酶从而产生目标分子。这个过程需要数天时间来设计并测试结果。此次，研究者开发了一种无细胞蛋白质合成过程，它只产生制造目标分子所需的酶，不必使用整个细胞。无细胞系统基于鸡尾酒的方法实现了前所未有的设计自由度，扩展了天然生物催化剂的能力。 

　　SAMDI快速分析 

　　 创建蛋白质合成解决方案，如果手动测试其有效性将耗费大量时间。SAMDI质谱仪可以快速而廉价地测量生化反应，可以在一天内轻松测试10,000个反应混合物，以确定合成了哪些分子以及分子的产量。此外，该方法允许观察反应中存在的所有分子，包括不在预期设计范围内的分子。这是一个强大的科学工具，可以提示这些反应是如何在细胞中达到平衡的。 

　　创建细胞工厂 

　　为了证明这种方法，研究人员合成了羟甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA），这是一种常用的代谢产物，被用于合成许多复杂分子，包括一类称为类异戊二烯的重要分子（包括类固醇和抗癌药物），并映射超过800个独特的反应条件。
    由于SAMDI方法为每个测试创建了多个数据点，研究人员将进一步采用更多的机器学习和人工智能方法，帮助分析和理解所有数据。 

　　来源：中科院生物科技战略情报 

　　编辑：规划战略与信息中心 图书馆

　　信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/IdV0tmk7lNtE8TMHafL91A