2026-08-21
华盛顿蛋白质设计所用SAPP把阵列式表达纯化做成48小时、台面约6小时、每条约24美元;929次克隆纯度中位96%。DMX用oligo pool把基因成本再降约五倍,并筛出纳摩尔级RSV binder。
计算端的 de novo 蛋白设计已经能在一天里吐出大量序列,湿实验还停在「几周测几十条」的节奏。池化筛选可以一次看成千上万条,但通常只测稳定性或结合中的一两项,还几乎不回答这条序列能不能表达、可溶、纯、以什么寡聚态存在。设计闭环缺的是一种便宜、可重复、assay-agnostic 的阵列式生产。
华盛顿大学蛋白质设计研究所(Institute for Protein Design)把这条瓶颈写成两套协议:SAPP 从基因片段走到毫克级纯化和标准化表征,DMX 再用寡核苷酸池把基因合成成本再砍一截。Nature Communications 的 PDF 被站点拦在登录页,下面依据与正式发表同题的预印本、开放获取补充材料,以及论文附带的 Source Data 来写。
SAPP 故意跳过「每条都克隆、测序、再挑单克隆」这条最难并行的步骤,把所有纯化步骤标准化,用 Python 脚本驱动常规仪器。氨基酸序列自动反向翻译并用 DNA chisel 做密码子优化,经 IDT 接口检查可合成性,太长的基因拆成一对 Golden Gate 片段,加上统一接头。克隆在 1 µL 体系里用 Echo 液滴器做 Golden Gate,也提供 5 µL 手持移液配方。随后大肠杆菌表达、His 柱纯化、分析型 SEC,一次给出产率、分散度和寡聚态。端到端 48 小时,台面操作约 6 小时。Addgene 上放了 25 个兼容载体。
因为 SAPP 总成本里合成 DNA 占八成以上,他们又做了 DMX:用 oligo pool 当输入,加条形码,纳米孔测序后拆分出序列正确的阵列克隆,再送进 SAPP。补充材料给出逐步配方,机器人是可选项,不是门槛。
SAPP 从 eBlock 基因片段起步,补充表报价每条设计 23.98 美元,其中 DNA 21 美元,96 条一批 2,302 美元。Source Data 和预印本图注对得上。
| 指标 | 样本量 | 数字 |
| GGA 反应克隆纯度 | 929 | 中位 96.1%,均值 92.4% |
| LC-MS 质量偏差 | 862 | 中位 −131 Da(大肠杆菌切 N 端 Met) |
| 可溶产率 | 576 | 中位 0.36 mg,最大 1.22 mg |
| 生物学重复 | 96 对 | 产率和主峰保留体积可复现 |
应用侧有两条线。一条是改造荧光蛋白:Source Data 里出现 muGFP、SYFP2 及 95°C 加热 1 小时前后的 SEC 主峰,用来看设计是否还叠、是否还发光。另一条是 RSV F 的 de novo binder。cb13 的 IC50 落在 4.6–9.9 nM;同一批 41 个 IC50 中位 0.47 nM,最低 14 pM。补充图给出 cb13 与 RSV F 复合物的冷冻电镜,整体分辨率 4.63 Å,位点 III 附近能看二级结构。摘要里的「强效中和」与这组结合数据一致,中和曲线的逐点读数在未取到的正文图里。
DMX 在 1,000 条规模上,oligo pool 路线每条约 4.75 美元,相对 SAPP 的 DNA 成本 22.24 美元接近五倍差距;2,000 条时每条 3.38 美元,节省倍数 6.59。拆分质量:93% 孔有完整条形码,70% 基因正确,92% 一孔一基因,8% 一孔多基因,30% 基因不正确。预印本写过这套流程已是所内常规,服务过数十个项目、数万条设计。
AI 蛋白设计的瓶颈早就不在再刷一个 in silico 分数,而在能不能把「设计-表达-表征」跑成每天上百条、数据格式统一到能喂主动学习的程度。SAPP 回答的是制造性,不是又一个结合assay。协议走常规试剂和开源自动化,Addgene 载体已经放出来,实验室买得起 Echo,或肯用手持移液器,都能试。专利已经申请:SAPP 流水线 63/464,881,DMX 19/768,102。
跳过逐条测序是吞吐量的来源,也是风险来源。929 个反应里克隆纯度均值 92%,最低可以到 0,后续功能读数可能混到错分子。表达宿主是大肠杆菌,切 Met、包涵体、真核修饰都不在协议覆盖里。中位 0.36 mg 够跑 SEC 和不少结合实验,不够就得放大,SAPP 没有把放大写成同等通量。DMX 仍有 30% 基因不正确,省下的合成费有一部分会耗在重做。Source Data 能读到荧光蛋白和 RSV binder 的仪器输出,正文里的筛选策略、命中率和中和实验设置没有出现在取到的材料中,不能把 IC50 直接说成中和效价。所内「数万条设计」是预印本陈述,正式摘要没有重复这个数字。