HEK細(xì)胞株系列特性詳細(xì)對(duì)比在生命科學(xué)研究與生物制藥開(kāi)發(fā)的廣闊領(lǐng)域中，人胚腎細(xì)胞（HumanEmbryonicKidneyCells,HEK）家族占據(jù)著舉足輕重的地位。其中，HEK293細(xì)胞株及其衍生株因其獨(dú)特的生物學(xué)特性，如易于培養(yǎng)、轉(zhuǎn)染效率高以及能夠進(jìn)行復(fù)雜的真核蛋白修飾等，被廣泛應(yīng)用于基因功能研究、重組蛋白表達(dá)、病毒載體生產(chǎn)以及藥物篩選等多個(gè)方面。然而，隨著研究的不斷深入和技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，HEK293系列衍生出了多種具有細(xì)微差別的細(xì)胞株，它們?cè)谂囵B(yǎng)特性、表達(dá)能力和應(yīng)用場(chǎng)景上各有側(cè)重。本文將對(duì)幾種最為常用的HEK細(xì)胞株的關(guān)鍵特性進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比與剖析，旨在為科研工作者根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求選擇適宜的細(xì)胞模型提供專業(yè)且實(shí)用的參考。一、HEK293細(xì)胞株HEK293細(xì)胞株是這一家族的“開(kāi)山鼻祖”，由荷蘭學(xué)者AlexvanderEb實(shí)驗(yàn)室于上世紀(jì)七十年代末通過(guò)用剪切過(guò)的腺病毒5型（Ad5）DNA轉(zhuǎn)染原代人胚腎細(xì)胞而建立。*起源與遺傳背景：其基因組中整合了Ad5的E1A和E1B基因，這賦予了它在體外培養(yǎng)條件下無(wú)限增殖的能力。需要注意的是，盡管名為“胚腎”，但有研究表明其實(shí)際起源可能更接近于神經(jīng)元或腎上腺細(xì)胞，這為其某些特殊的蛋白表達(dá)譜提供了注解。*培養(yǎng)特性：HEK293細(xì)胞在標(biāo)準(zhǔn)的DMEM培養(yǎng)基（添加血清，如10%FBS）中貼壁生長(zhǎng)良好。其形態(tài)通常表現(xiàn)為上皮樣，生長(zhǎng)速度中等，倍增時(shí)間約為24-36小時(shí)。在培養(yǎng)過(guò)程中，需注意其貼壁依賴性較強(qiáng)，傳代時(shí)需使用胰蛋白酶等消化液進(jìn)行處理。*轉(zhuǎn)染效率與表達(dá)系統(tǒng)：HEK293細(xì)胞以其較高的轉(zhuǎn)染效率而聞名，無(wú)論是脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染、鈣phosphate共沉淀法還是電穿孔法，均能獲得較為理想的外源基因?qū)胄Ч＿@使其成為瞬時(shí)表達(dá)重組蛋白的理想宿主。然而，相較于其衍生株，原始HEK293的表達(dá)量和懸浮適應(yīng)能力相對(duì)有限。*應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛用于基因功能研究、啟動(dòng)子分析、蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位以及作為病毒包裝的工具細(xì)胞（如腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒等）。二、HEK293T/17細(xì)胞株HEK293T/17是HEK293細(xì)胞株的一個(gè)重要衍生株，其構(gòu)建是在HEK293基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)入了SV40大T抗原（SimianVirus40LargeTAntigen）的基因，并經(jīng)過(guò)篩選克隆得到?！癟”代表SV40T抗原，“17”則指代其克隆編號(hào)。*起源與遺傳背景：除了Ad5E1區(qū)基因外，穩(wěn)定整合并表達(dá)SV40大T抗原是其最顯著的遺傳特征。SV40大T抗原能夠與p53和Rb等抑癌蛋白結(jié)合并使其失活，同時(shí)還能顯著增強(qiáng)帶有SV40復(fù)制起始點(diǎn)（ori）的質(zhì)粒的復(fù)制能力。*培養(yǎng)特性：與HEK293類似，HEK293T/17也為上皮樣貼壁細(xì)胞，但通常比HEK293更容易消化和傳代。其生長(zhǎng)速度較快，對(duì)培養(yǎng)條件的適應(yīng)性略強(qiáng)。*轉(zhuǎn)染效率與表達(dá)系統(tǒng)：HEK293T/17的轉(zhuǎn)染效率通常高于原始HEK293細(xì)胞，尤其是在使用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染時(shí)。由于SV40大T抗原的存在，當(dāng)使用帶有SV40ori的表達(dá)質(zhì)粒進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)染時(shí)，質(zhì)粒能夠在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，從而極大地提高了重組蛋白的表達(dá)水平。這一特性使其成為瞬時(shí)高表達(dá)重組蛋白的首選細(xì)胞株之一。*應(yīng)用領(lǐng)域：是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行瞬時(shí)蛋白表達(dá)、蛋白質(zhì)相互作用研究（如Co-IP、雙雜交系統(tǒng)）、病毒樣顆粒（VLPs）生產(chǎn)以及慢病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒包裝的最常用細(xì)胞株。其高表達(dá)特性也使其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能研究中備受青睞。三、HEK293F細(xì)胞株HEK293F細(xì)胞株是為大規(guī)模懸浮培養(yǎng)和高密度生長(zhǎng)而特別馴化和優(yōu)化的HEK293衍生株，“F”代表“Fast-growing”或“Feeder-free”，強(qiáng)調(diào)其快速生長(zhǎng)和無(wú)需滋養(yǎng)層的特性。*起源與遺傳背景：源于HEK293細(xì)胞，通過(guò)適應(yīng)性培養(yǎng)和篩選，獲得了在無(wú)血清懸浮培養(yǎng)條件下快速生長(zhǎng)和高密度增殖的能力。其遺傳背景與HEK293類似，但可能在與細(xì)胞周期調(diào)控、代謝相關(guān)的基因表達(dá)上有所調(diào)整。*培養(yǎng)特性：這是HEK293F最核心的優(yōu)勢(shì)。它專為懸浮培養(yǎng)設(shè)計(jì)，可在搖瓶、波浪式生物反應(yīng)器或攪拌式生物反應(yīng)器中大規(guī)模培養(yǎng)，無(wú)需貼壁支持物。通常使用化學(xué)成分明確的無(wú)血清、無(wú)蛋白或低蛋白培養(yǎng)基。生長(zhǎng)速度快，倍增時(shí)間短，能夠達(dá)到很高的細(xì)胞密度。*轉(zhuǎn)染效率與表達(dá)系統(tǒng)：在懸浮培養(yǎng)條件下，HEK293F細(xì)胞仍能保持較高的轉(zhuǎn)染效率，尤其適用于聚乙烯亞胺（PEI）等化學(xué)試劑介導(dǎo)的大規(guī)模轉(zhuǎn)染。其蛋白表達(dá)水平在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染系統(tǒng)中表現(xiàn)優(yōu)異，且批間差異較小，適合工藝放大。*應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于需要大規(guī)模生產(chǎn)重組蛋白的場(chǎng)景，如生物制藥研發(fā)中候選藥物的中試生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中大量重組蛋白的制備、病毒載體（如腺相關(guān)病毒AAV）的大規(guī)模生產(chǎn)等。四、HEK293S與HEK293SG細(xì)胞株HEK293S及其衍生株HEK293SG是一類特殊的HEK293細(xì)胞株，它們?cè)谔腔揎椃矫娲嬖谌毕荨?起源與遺傳背景：HEK293S細(xì)胞缺乏功能性的N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶I（GnTI）活性，這是N-糖基化修飾途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶。因此，它們無(wú)法產(chǎn)生復(fù)雜型N-糖鏈，只能合成高甘露糖型或雜合型N-糖鏈。HEK293SG則是在HEK293S基礎(chǔ)上進(jìn)一步改造，通常引入了谷氨酰胺合成酶（GlutamineSynthetase,GS）作為篩選標(biāo)記，便于進(jìn)行穩(wěn)定細(xì)胞系的篩選和加壓培養(yǎng)。*培養(yǎng)特性：HEK293S細(xì)胞可以適應(yīng)貼壁或懸浮培養(yǎng)，而HEK293SG通常更適應(yīng)懸浮培養(yǎng)以利于大規(guī)模生產(chǎn)。它們對(duì)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分可能有特殊要求，尤其是在進(jìn)行穩(wěn)定細(xì)胞系培養(yǎng)時(shí)。*轉(zhuǎn)染效率與表達(dá)系統(tǒng)：轉(zhuǎn)染效率與HEK293類似，但其獨(dú)特價(jià)值在于其糖基化修飾的特性。對(duì)于穩(wěn)定細(xì)胞系的構(gòu)建，HEK293SG由于GS系統(tǒng)的引入，可以在缺乏谷氨酰胺并加入MSX（甲硫氨酸亞砜亞胺）的選擇性培養(yǎng)基中高效篩選高表達(dá)克隆。*應(yīng)用領(lǐng)域：主要應(yīng)用于需要均一、簡(jiǎn)單N-糖基化修飾蛋白的生產(chǎn)，特別是對(duì)于膜蛋白（如G蛋白偶聯(lián)受體GPCRs）的結(jié)晶學(xué)研究。均一的糖基化有助于提高膜蛋白的穩(wěn)定性和結(jié)晶效率。GS系統(tǒng)則有助于構(gòu)建高表達(dá)的穩(wěn)定細(xì)胞系。五、HEK293H細(xì)胞株HEK293H是另一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的HEK293衍生株，通?！癎”代表“Grow”或特定的篩選標(biāo)記，而“H”有時(shí)也與高效表達(dá)（HighExpression）相關(guān)聯(lián)，不同供應(yīng)商可能有細(xì)微差異。*起源與遺傳背景：同樣來(lái)源于HEK293細(xì)胞，經(jīng)過(guò)篩選以獲得更高的轉(zhuǎn)染效率和蛋白表達(dá)水平。有些HEK293H細(xì)胞株可能也整合了SV40大T抗原基因，以增強(qiáng)帶有SV40ori的質(zhì)粒的復(fù)制。*培養(yǎng)特性：通常為貼壁生長(zhǎng)，形態(tài)類似HEK293T，但可能在生長(zhǎng)速率和對(duì)培養(yǎng)條件的耐受性上略有優(yōu)化。*轉(zhuǎn)染效率與表達(dá)系統(tǒng)：以高轉(zhuǎn)染效率和良好的重組蛋白表達(dá)能力為特點(diǎn)，常用于需要較高表達(dá)量的瞬時(shí)轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)。*應(yīng)用領(lǐng)域：與HEK293T/17類似，廣泛應(yīng)用于瞬時(shí)蛋白表達(dá)、報(bào)告基因檢測(cè)、抗體生產(chǎn)的早期篩選等。六、關(guān)鍵特性比較總結(jié)與選擇建議特性維度HEK293HEK293T/17HEK293FHEK293S/SGHEK293H:---------------:----------------------:----------------------:----------------------:----------------------:----------------------**核心遺傳修飾**Ad5E1A/E1BAd5E1A/E1B+SV40T抗原Ad5E1A/E1B(懸浮適應(yīng))Ad5E1A/E1B+GnTI缺陷(SG:+GS)Ad5E1A/E1B(可能+SV40T)**培養(yǎng)方式**貼壁貼壁懸浮(高密度)貼壁/懸浮貼壁**培養(yǎng)基需求**含血清/無(wú)血清含血清/無(wú)血清無(wú)血清懸浮培養(yǎng)基含血清/無(wú)血清(SG:選擇性)含血清/無(wú)血清**生長(zhǎng)速度**中等較快快中等較快**轉(zhuǎn)染效率**高很高高(懸浮)高高**表達(dá)特點(diǎn)**中等高(瞬時(shí),SV40ori)高(懸浮大規(guī)模瞬時(shí))糖基化缺陷(SG:穩(wěn)定高表達(dá))高**主要優(yōu)勢(shì)**經(jīng)典模型,應(yīng)用廣泛瞬時(shí)表達(dá)量高,病毒包裝大規(guī)模懸浮培養(yǎng),工藝放大均一簡(jiǎn)單糖基化,穩(wěn)定表達(dá)高效表達(dá),實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性好**典型應(yīng)用**基礎(chǔ)研究,病毒包裝瞬時(shí)蛋白表達(dá),病毒包裝大規(guī)模重組蛋白/病毒生產(chǎn)膜蛋白結(jié)晶,穩(wěn)定細(xì)胞系瞬時(shí)表達(dá),報(bào)告基因assay選擇建議：*常規(guī)基因功能研究、病毒包裝（非大規(guī)模）：經(jīng)典HEK293或HEK293T/17即可滿足需求，HEK293T/17在轉(zhuǎn)染效率和表達(dá)量上更具優(yōu)勢(shì)。*實(shí)驗(yàn)室規(guī)模高量瞬時(shí)蛋白表達(dá)、蛋白質(zhì)相互作用：HEK293T/17是首選。*需要大規(guī)模生產(chǎn)重組蛋白或病毒載體：HEK293F是不二之選，其懸浮培養(yǎng)特性適合工業(yè)化放大。*膜蛋白