1 氨基酸化学合成
2 细胞内的从RNA或从启动子（DNA转录RNA）开始，合成蛋白
2.1 3密码子理论上有4的三次方64种编码，而天然的氨基酸是L型20种，理论上可以有44个密码重新安排，可能这种重新安排的tRNA-非天然氨基酸的细胞还没有，有的话，可以在细胞内完成，没有的话，只能是在3。1
3 无细胞体系的从RNA或从启动子（DNA转录RNA）开始，合成蛋白
3。1 3密码子理论上有4的三次方64种编码，而天然的氨基酸是L型20种，理论上可以有44个密码重新安排，
4 蛋白+连接子+其它分子
在实践中，通常有产物一致性的问题。

无细胞蛋白合成的基础是高效的蛋白合成体系。目前为止，用纯化的蛋白组成的蛋白合成体系仍然是理论工具，不是用来合成蛋白，而是用来研究蛋白合成的机理。实用的是整套加修改或补充的蛋白合成体系，包括常用的五种或更多物种来源的以及不常用的一些物种来源的。一般实验室能够建立比较稳定的无细胞 蛋白合成体系，用于量比较少的蛋白合成，比较常用的例子是蛋白表达筛选，使用无细胞体系主要是技术上的相对优势。
工业级别的无细胞蛋白合成体系走得就比较远。包括引入非天然氨基酸，合成靶向作用分子（不限于蛋白）等。
进行无细胞蛋白合成研究的机构和公司非常多。这是一个有无数可能性的领域。
理想的无细胞合成，按商品社会的一般要求，是
1稳定的质量和供应（建立质量标准），这一步很多公司应该是在做了。按商品或者资本社会的一般规律，一旦这一步做到了，影响深远，换句话，大家都意识到这个需要了，但谁有这个本事指出一条特别有未来的路？可能很难。不是指路，一定得是走得希望来，大家扑上来。
2 方便、廉价和安全。这个是相对的。如果没有技术门槛，这项技术可能是危险的。打个比方吧，造出能杀人的枪其实单从技术而言，对现代工业是完全可能的。不久前，有个制造和水龙头还是什么零件有关的老兄被起诉了，他的产品被用来组装枪械了，他有可能是知道零件可以这样用。我们知道很多蛋白有特别的功效，比如一些毒蛋白的序列是公开的，当然，用细胞来合成，细胞生产不出毒蛋白来（它被破坏了），无细胞系统就是为这个目的发展出来的，然后，毒蛋白会用来干什么？要知道，很多感冒药里含有生产毒品的可能原料，在销售环节是要严格管控的。但是，生产蛋白，其实很大程度规律并没有被掌握，还是一种艺术，是一种手艺，能干的人真的不是那么多。
3 方便的后续，比如纯化，比如包装成某种方便使用的剂型等等。