無細胞蛋白質合成系統（The cell-free protein synthesis system, CFPS是一種區別於傳統蛋白表達的新型蛋白質製備系統，主要使用細胞萃取物來模擬細胞內的環境，無需完整的活細胞且沒有細胞膜的限制，是一個開放的合成系統。利用選擇的目標mRNA或DNA為模板，並加入微生物、植物或動物細胞的萃取液（cell extract）中，藉由萃取液中所含的蛋白質(如核醣體、胺基合成酶、核糖體釋放因子、代謝酵素、分子伴侶、摺疊酶等)，並另外添加反應所需物質（如胺基酸、核苷酸、目標蛋白質的 DNA 或 mRNA 模板、ATP、輔酶和鹽等）完成轉錄、轉譯、蛋白質折疊和能量代謝過程。 

目前CFPS系統主要有大腸桿菌萃取液、網狀紅血球細胞液萃取液、小麥胚芽萃取物、酵母萃取物4種系統。大腸桿菌萃取液是一種比較完善的原核CFPS系統，可以實現蛋白質的高通量表達，但在功能性蛋白質的轉譯後修飾方面有一定的限制。網狀紅血球萃取液是基於哺乳動物系統研發的真核蛋白質合成平台，需要額外補充微球菌核酸酶(Micrococcal Nuclease, MNase)才能達到功能性蛋白質的表現。小麥胚芽萃取物是較完善的真核系統，適合於高通量複雜蛋白質的合成，但是製備成本高因此大規模合成受到限制， 酵母萃取物可以實現蛋白質的轉譯後修飾，而且製備過程簡單，但是產量低。目前研究者大多還是採用大腸桿菌萃取液尤其是PURE（protein synthesis using recombinant elements）系統來實現蛋白質的合成。

相較於傳統的細胞的蛋白質表達，CFPS系統具有多個明顯的優勢，簡化了基因克隆步驟，節省了大量時間，也可以提高功能性和可溶性全長蛋白的產量，並且避免在蛋白質表現過程中產生的毒性。在應用上，CFPS系統已經成為十分重要的蛋白質合成系統，在大規模表達重組藥物、製備蛋白質晶片、發現癌症自身抗體標記物等，未來都具有重要的應用潛力。