上海富衡 | 人肝癌细胞 HepG2

一、HepG2细胞的生物学特性

HepG2细胞是肝癌研究的核心工具细胞系，于1975年从一名15岁白人男性肝母细胞瘤（原误诊为肝细胞癌）患者的肿瘤组织中分离建立其生物学特性包括：

1. 形态与标志物：呈上皮样贴壁生长，表达甲胎蛋白（AFP）、白蛋白、α-1抗胰蛋白酶等肝特异性蛋白，并保留胰岛素受体及IGF-II受体活性。
2. 代谢功能：具有3-羟基-3-甲酰辅酶A还原酶和肝甘油三酯脂肪酶活性，但细胞色素P450（CYP）等药物代谢酶表达显著低于原代肝细胞。
3. 基因组特征：不含乙型肝炎病毒（HBV）基因组，但携带TP53突变等遗传异常，与肝癌临床特征高度吻合。

   二、HepG2的标准化培养体系

   1. 培养基与传代优化

   • 基础配方：推荐使用MEM或DMEM培养基（含10%胎牛血清+1% NEAA），维持pH 7.2-7.4以保障细胞贴壁。
   • 传代管理：消化时间控制在1-3分钟（0.25%胰酶），传代比例1:2~1:4，避免过度吹打导致细胞损伤。
   • 首次传代建议保留原代培养基以稳定细胞状态。

   2. 常见问题与对策

   • 空泡现象：约30%的HepG2细胞胞质内存在空泡，为正常特性，不影响增殖与功能。
   • 贴壁困难：血清质量及pH波动是关键因素，可临时提升血清浓度至15%-20%促进贴壁。
   • 增殖缓慢：接种密度需>5×10⁴ cells/cm²，倍增时间约48-72小时，低于此阈值需检查支原体污染或培养基成分。

   三、HepG2在肝癌研究中的多维应用

   1. 药物开发与毒性评估

   • 代谢研究：HepG2常用于药物肝毒性测试，但其CYP3A4表达仅为原代肝细胞的1/100，需结合CRISPR编辑技术增强代谢酶活性。
   • 抗肿瘤机制：如利拉鲁肽通过激活JNK通路诱导HepG2凋亡，IC50约100 nM。

   2. 肿瘤生物学机制解析

   • 信号通路调控：靶向PI3K/AKT/mTOR通路可抑制细胞增殖，敲除PRDX6基因可触发线粒体功能障碍与G2/M期阻滞。
   • 肿瘤微环境：HepG2来源的外泌体杨氏模量（159.6±51.3 MPa）显著高于非转移性细胞，提示其力学特性与转移潜能相关。

   3. 基因编辑与疾病模型

   • CRISPR技术突破：通过优化sgRNA设计与转染条件，HepG2基因敲除效率可达80%以上（如Vang11、NR1H4等基因）。
   • 3D类器官与CDX模型：构建三维球形培养体系可提升代谢活性，裸鼠皮下移植瘤成瘤率达100%，适用于药物体内外一致性验证。

     四、HepG2的局限性及前沿突破

     1. 核心挑战

     • 代谢功能不足：转运蛋白（如BSEP）表达量仅为原代肝细胞的1/100，限制其在药物代谢预测中的准确性。
     • 模型异质性：长期传代导致蛋白表达批次差异，需结合STR鉴定与代谢组学监控细胞稳定性。

     2. 技术创新方向

     • 多组学整合：联合单细胞转录组与空间代谢组解析肿瘤异质性亚群。
     • 人源化模型：将HepG2与免疫细胞共培养构建免疫治疗评价平台。

     HepG2细胞作为肝癌研究的“活体数据库”，在基础机制解析与临床前评价中持续发挥不可替代的作用。随着基因编辑技术与类器官模型的进步，其在转化医学中的应用边界正不断拓展，为肝癌精准治疗提供全新突破口。