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HepG2细胞系是由Adenine phosphoribosyltransferase缺陷型（APRT-）的肝细胞癌患者手术切除的肝组织中分离出来的。自1975年首次建立以来，它成为了研究肝脏生理学、肝病以及肝细胞癌（HCC）形成与发展的重要工具。HepG2细胞系保留了部分正常肝细胞的特性，如表达一些肝脏特有的酶和蛋白，成为研究肝脏功能的重要资源。

HepG2细胞系在生物学和医学研究中具有广泛的应用。它常用于药物代谢研究，能够表达多种药物代谢相关酶活性，评估药物在体内的代谢过程。由于能够代谢药物，HepG2细胞也常用于毒理学研究，评估药物或化学物质的细胞毒性。HepG2细胞系还被用来研究肝炎病毒的复制和感染机制，以及宿主细胞对病毒感染的反应。

此外，HepG2细胞系是肝脏疾病模型的重要工具。它用于研究非酒精性脂肪肝病（NAFLD）、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化及肝硬化等疾病的机制。基因编辑技术也常在HepG2细胞中应用，用于研究特定基因在肝脏细胞中的功能。它还被用作肝脏干细胞和肝再生的研究模型。

在药物开发领域，HepG2细胞系对新药筛选和早期毒性评估至关重要。它能够模拟药物在肝脏中的作用，帮助预测药物可能产生的副作用，提高药物的安全性。此外，HepG2细胞系也在合成生物学中发挥重要作用，科学家通过基因工程改造这些细胞，创造具有特定生物合成能力的细胞株，推动生物技术和药物生产的发展。

尽管HepG2细胞系在医学研究中应用广泛，但也存在一定的局限性。与原代肝细胞相比，HepG2细胞在基因表达和代谢能力方面有所差异，某些研究可能不如原代细胞准确。此外，HepG2细胞系在长期培养过程中可能会发生遗传和表观遗传改变，需要在实验设计和结果解释时加以考虑。