K562细胞——慢性粒细胞白血病研究的基石细胞系

引言

K562细胞（亦称K-562）是生物医学研究中研究最为广泛的人类白血病细胞系之一。 该细胞系源自胸腔积液样本，现已成为 BCR-ABL1 阳性慢性髓性白血病（CML）急变期的典型体外模型。 自 20 世纪 70 年代中期首次表征以来，K562 已被应用于极其广泛的研究领域，包括靶向癌症治疗、自然杀伤（NK）细胞免疫学、造血、红细胞生成以及药物筛选。 其稳定的悬浮生长特性、明确的BCR-ABL融合致癌蛋白表达以及对酪氨酸激酶抑制剂的敏感性，使其成为理解髓系白血病生物学不可或缺的工具。时至今日，K562仍是在细胞毒性检测、基因组研究以及新型抗癌化合物临床前评估中的参考标准。

关键要点

• K562 是一种 BCR-ABL1 阳性的人红白血病细胞系，源自慢性粒细胞白血病（CML）急变期胸腔积液。
• 该细胞系表达BCR-ABL融合致癌蛋白，因此成为研究酪氨酸激酶抑制剂反应的标准模型。
• K562细胞以悬浮方式生长，且表面不表达MHC I类（HLA）分子，因此成为自然杀伤（NK）细胞细胞毒性检测中的金标准靶标。
• 该细胞系携带纯合 TP53 移码突变，以及涉及 BCR 第 14 外显子和 ABL1 第 2 外显子的 BCR-ABL 基因融合。
• K562 广泛应用于抗癌药物筛选、miRNA 研究、造血分化研究以及 ENCODE 基因组分析。
• 伪三倍体核型和特征明确的基因组使K562成为多组学研究的可靠且可重复的模型。

什么是 K562？

K562 源自一名 53 岁女性患者的胸腔积液，该患者被诊断为 BCR-ABL1 阳性慢性髓性白血病，处于急变期。 该细胞系最初于 1975 年被鉴定，并迅速成为理解髓系白血病生物学的基础模型。它被归类为红白血病细胞系，同时具有未分化粒细胞和红细胞前体的特征。 在遗传学层面，K562携带BCR-ABL1基因融合，其中BCR第14外显子与ABL1第2外显子相连，从而产生一种持续活化的酪氨酸激酶，该激酶驱动白血病发生。 此外，该细胞系还携带一个纯合性 TP53 移码突变（p.Gln136fs*13；c.406_407insC），这进一步塑造了其细胞行为和药物反应特征。K562 在 Cellosaurus 数据库中的登录号为 CVCL_0004。

K562 细胞培养信息

K562 – 低汇合度

K562 – 高汇合度

K562细胞的优势

K562细胞具有多项显著优势，这正是其在白血病研究中经久不衰的原因。其悬浮生长特性省去了酶解脱附步骤，简化了常规培养和实验流程。该细胞增殖迅速且稳定，解冻后首次传代即可达到高密度，存活率超过90%。 这种强劲且一致的生长特性降低了实验变异性，并使规模扩大变得简单直接。此外，K562细胞表面未检测到I类主要组织相容性复合体（MHC I类，即HLA）的表达，这一特性使其对自然杀伤（NK）细胞介导的杀伤极为敏感。这使得K562成为全球几乎所有NK细胞细胞毒性检测中采用的金标准靶细胞系。

在分子水平上，构成性的BCR-ABL融合激酶提供了一个明确的致癌驱动因子，能够真实再现慢性粒细胞白血病（CML）急变期关键的信号传导异常。因此，研究人员可以在一个受控且可重复的系统中研究酪氨酸激酶抑制剂的反应。 该细胞系的伪三倍体核型及其经过广泛表征的基因组——包括其作为主要ENCODE参考细胞系的重要作用——意味着存在大量公开可用的转录组、表观基因组和染色质可及性数据。这些资源极大地加速了以基因组学为重点的研究中的假设生成和数据解读。

K562细胞的局限性

尽管 K562 细胞被广泛使用，但其存在一些重要的局限性，研究人员应予以考虑。该细胞系携带纯合 TP53 移码突变，这意味着其缺乏功能性的 p53 依赖性凋亡反应，这可能会干扰针对 DNA 损伤通路或 p53 依赖性药物作用机制的研究。 由于K562源自慢性粒细胞白血病（CML）的急变期，它可能无法完全代表该疾病早期、进展更缓慢的阶段。在尝试建模早期CML发病机制或在慢性期细胞中研究药物反应时，应考虑这一时间特异性。

长期体外传代可能会引入额外的染色体畸变，从而导致不同实验室保存的细胞株之间出现表型漂移。 因此，不同机构可能保存着核型或基因表达谱存在细微差异的 K562 亚系，这使得跨实验室比较变得复杂。虽然缺乏 MHC I 类分子表达对 NK 细胞检测有利，但也意味着 K562 无法用于研究 HLA 限制性 T 细胞应答。 最后，作为悬浮细胞系，K562 不适合需要表面附着的实验平台，这限制了其在某些微流控或伤口愈合检测中的应用。

K562细胞的应用

慢性粒细胞白血病（CML）、BCR-ABL信号传导及靶向治疗

K562细胞一直是研究BCR-ABL驱动的致癌信号传导以及酪氨酸激酶抑制剂作用机制的主要体外模型。 Andersson 等人（1979）对 K562 细胞系作为人类红白血病细胞系进行了开创性的表征，证实这些细胞具有独特的造血前体特性，其抗原谱与早期髓系和红系分化一致。 [1] 这项奠基性研究为数十年来慢性粒细胞白血病（CML）药物的研发提供了生物学框架，从而确立了 K562 作为 BCR-ABL 研究中权威细胞基准的地位。

近期的一系列分子研究继续利用K562细胞深化了我们对BCR-ABL信号网络的理解。 Akbari-Ardabili等人探索了伊马替尼处理后K562细胞中Hippo-YAP通路的时间分辨响应，结果表明Hippo通路转录本在12小时内协调上调，随后在48小时出现延迟的microRNA响应。 [2] 这些发现阐明了将 BCR-ABL1 抑制与白血病细胞命运决定联系起来的早期分子事件。在另一项平行研究中，Antonenko 等利用免疫荧光和共聚焦显微镜技术，在 K562 细胞中考察了 FNBP1 与 BCR-ABL 致癌蛋白之间的空间关系。 [3] 他们的生物信息学分析表明，FNBP1参与了与BCR-ABL相关的、涉及细胞骨架重塑的信号网络，这突显了其在慢性粒细胞白血病（CML）治疗中的潜在新靶点。

与BCR-ABL活性密切相关的JAK/STAT信号轴也在K562细胞中得到了研究。 Li等人证明，维生素K4通过诱导细胞周期停滞和线粒体介导的凋亡来抑制白血病细胞增殖，这些效应与JAK/STAT通路的调节有关，并利用基于K562细胞的异种移植模型证实了这些发现。 [4] Lukic等人开展了一项更广泛的多组学研究，针对多种肿瘤类型的STAT家族激活情况进行了探究，并利用K562细胞的染色质结合和转录组学数据，对髓系恶性肿瘤中致癌性STAT3和STAT5的活性进行了背景分析。 [5] 研究还表明，骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs）可通过分泌细胞因子促进K562细胞凋亡并改变其细胞周期分布，从而确立了一种具有临床转化意义的旁分泌机制，这对慢性粒细胞白血病（CML）微环境研究具有重要意义。

NK细胞免疫学与细胞毒性检测

K562细胞表面缺乏HLA I类分子表达，这使其在NK细胞功能检测中作为靶细胞发挥核心作用。 Kantakamalakul 等开发了一种 EGFP-K562 稳定细胞系，其中增强型绿色荧光蛋白（EGFP）得以稳定表达，从而能够通过流式细胞术测量 NK 细胞的细胞毒性，而无需进行放射性铬-51 释放试验。 [6] 该方法与标准的 ⁵¹Cr 释放试验呈高度相关（r = 0.87–0.89，p < 0.001），并证明两小时的孵育时间所获得的结果可与四小时的实验方案相媲美，从而大大简化了细胞毒性测定流程。

K562细胞至今仍是NK细胞扩增和工程化研究中的基准对照。 Lim等人直接将未经修饰的ARH-77饲养细胞系与K562进行比较，用于外周血单核细胞的体外NK细胞扩增，并采用K562作为已确立的阳性对照饲养细胞系来评估新的工程化策略。 [7] 这两条细胞系均经过进一步改造，可共表达 B7-H6、CD137L、IL-15 和 IL-15Rα，这表明 K562 仍是制备用于过继性免疫治疗的临床相关 NK 细胞产品的关键工程化支架。

关于NK细胞活化的机制研究也充分利用了K562系统。Badami等人利用K562细胞进行了全基因组CRISPR筛选，鉴定出BAP1是决定细胞对NK细胞介导杀伤易感性的关键遗传决定因子。 [8] BAP1敲除细胞在IFN-γ刺激下HLA I类分子的诱导水平降低，且NK细胞脱颗粒作用增强，从而确立了骨髓性白血病中表观遗传调控与先天免疫逃逸之间的关键联系。 此外，Cazote等人针对γδ T细胞的研究将K562细胞用作刺激靶标，以评估不同疾病严重程度的新冠肺炎患者的功能反应。[9]

抗癌药物筛选与天然产物研究

由于K562细胞具有特征明确的药理学特性及可预测的生长动力学，因此常被纳入抗癌化合物筛选体系。 Egorova等人合成了系列新型乙炔基膦酸酯，并鉴定出三种对K562细胞具有显著抗增殖活性的二烷基衍生物，其IC50值为6 μg/ml。 [10] 此外，这些化合物还导致肌动蛋白细胞骨架显著紊乱，并降低了K562细胞的运动能力，这表明其具有与CML侵袭生物学相关的双重作用机制。 在天然产物研究方面，Jia等人从Caesalpinia pulcherrima种子中分离出卡萨烷型二萜类化合物，并对其在包括K562在内的多种癌细胞系中进行了筛选，其中化合物5和7在多种癌细胞系中的IC50值介于9.61至27 μM之间。 [11]

在化合物库评估中，源自植物的萜类化合物和酚类骨架始终表现出针对K562细胞的活性。 Nazemosadat-Arsanjani等人从Salvia majdae中分离出包括邻-醌类化合物zhumerianone C和aethiopinone在内的二萜类化合物，这些化合物在包括K562在内的多种癌细胞系中表现出强效细胞毒性，IC50值为0.9–6.8 μM。 [12] 赵等人从大花木兰（Magnolia grandiflora）果实中分离出8种新型欧德曼型倍半萜类化合物，并评估了它们对K562、A549、HepG2、MDA-MB-231和SW480细胞系的细胞毒性活性，同时进行了抗炎特性分析。 [13] Tiuleanu等人合成了吲哚-2-羧酸的新型水杨醛肼，并在包括K562在内的细胞系中测试了其抗增殖活性，突显了该细胞系作为药物化学研究中标准参考物的实用性。[14]

利用K562细胞进行的抗癌药物研究不仅涵盖了特性明确的黄酮类化合物和维生素，还包括新型合成骨架。研究表明，槲皮素可促进K562细胞的细胞周期阻滞和凋亡，其中与热休克蛋白的相互作用起到了关键的调节作用。 乙酰紫草素在48小时内以约1.13 μM的IC50值诱导K562细胞发生S期细胞周期停滞，伴随的BCR-ABL耗竭证实了其在慢性粒细胞白血病（CML）背景下的靶向活性。 这些研究共同表明，K562细胞明确的BCR-ABL背景及其一致的药物反应特征，使其成为肿瘤学临床前筛选中不可或缺的工具。

白血病中的微RNA与表观遗传调控

K562 细胞已成为剖析微RNA 介导的白血病细胞行为调控的首选模型。 Lachinani 等人观察到，在 CML 和 AML 细胞系中，miR-143 和 miR-199 均呈下调，其中 K562 细胞中这些 miRNA 与 RNA 结合蛋白 Musashi2 之间的负相关性最强。 [15] K562细胞中miR-143和miR-199的过表达降低了Musashi2的mRNA和蛋白质水平，从而导致细胞增殖和侵袭性降低。 miR-143发挥了更显著的抗增殖作用，这凸显了针对同一RNA结合蛋白的不同miRNA所具有的功能差异。

Hippo-YAP信号通路是慢性粒细胞白血病（CML）中一个新兴的调控轴，而K562细胞使人们能够对其微RNA相互作用进行时间分辨分析。 Akbari-Ardabili 等人的研究对 K562 细胞在 48 小时伊马替尼治疗窗口期内的核心 Hippo 通路基因及相关微RNA 进行了分析，揭示了早期 mRNA 上调与延迟的微RNA 反应之间存在时间上的脱节。[2] 这些发现表明，microRNA介导的反馈机制可能缓冲了CML细胞中Hippo通路的早期激活，这对理解靶向治疗后的残留疾病具有重要意义。基于K562细胞数据进行的染色质结合分析，也为Lukic等人关于STAT家族进化研究提供了支持，深入阐释了依赖于上下文的转录因子调控机制。[5]

造血与红细胞生成研究

K562细胞保留了多谱系分化能力，使其成为造血和红细胞生成研究中的宝贵工具。 该细胞系可被诱导向红细胞、巨核细胞和巨噬细胞谱系分化，在易于操作的细胞培养体系中重现了正常祖细胞命运决定的某些方面。 针对蒸制三七皂苷（SPNS）的研究利用K562细胞构建了红系祖细胞增殖模型，通过多组学分析确定cAMP/PI3K/AKT/cGMP通路是环磷酰胺诱导性贫血相关“补血”特性的介导因子。[16]

多糖研究也利用了K562细胞的造血特性。 胡等人研究了电子束辐照作为预处理方法，以增强当归多糖的提取并改变其生物功能特性，包括免疫调节和支持造血的活性，其中部分评估是利用K562作为细胞模型进行的。 [17] 这些以传统医学为导向的研究，体现了K562作为造血参考细胞系的广泛实用性，它架起了民族药理学与现代细胞生物学之间的桥梁。

K562作为红白血病的细胞系身份，已在1979年安德森等人（Andersson et al.）的奠基性研究中得到了严格确立，该研究对其红系前体抗原谱进行了表征，并将其置于人类白血病细胞系的更广阔框架之中。 [1] 该研究为后续的分化研究奠定了基础，这些研究利用K562细胞系模拟了血红蛋白转换、珠蛋白基因调控以及未成熟红系祖细胞对药理刺激的反应。 在后续表征工作中衍生出的多柔比星耐药K562亚系，进一步促进了在红白血病背景下的耐药性建模，从而扩展了该细胞系在研究多药耐药机制方面的应用价值。

结论

K562细胞在血液学研究中占据着独特而核心的地位，它既是BCR-ABL1阳性慢性髓性白血病的权威模型，也是自然杀伤细胞（NK细胞）细胞毒性检测中的金标准靶细胞，同时还是抗癌药物筛选和造血研究的多功能平台。 从 1979 年对该红白血病细胞系的最初表征 [1]，到如今最前沿的 CRISPR 筛选、Hippo-YAP 通路分析以及天然产物评估，K562 展现出了非凡的科学生命力。 其特征鲜明的 BCR-ABL 融合致癌蛋白、不表达 HLA I 类分子、悬浮生长习性以及经过广泛测序的基因组，共同使其在全球白血病和免疫学实验室中不可替代。 对于需要可靠且经过广泛验证的慢性粒细胞白血病（CML）模型来开展靶向治疗研究、免疫功能检测或基因组学研究的研究人员而言，K562 无疑是一项不可或缺的资源。请访问 cytion.com 查看完整的产品规格，或为您的研究项目订购 K562 细胞。

主要文献

1. Andersson LC, Nilsson K, Gahmberg CG (1979) K562——一种人类红白血病细胞系。《国际癌症杂志》（Int. J. Cancer）。PMID: 367973
2. Akbari-Ardabili S, Aghazadeh S, Imani M (2026) K562慢性髓性白血病细胞对伊马替尼的时序分辨Hippo-YAP转录本和微RNA反应，并附CD34⁺祖细胞转录组的探索性分析。《分子生物学报告》。 PMID: 42201499
3. Antonenko S、Gurianov D、Kravchuk I（2026）慢性髓性白血病中的FNBP1：与BCR-ABL的空间关联及其对靶向治疗的潜在意义。《实验肿瘤学》。PMID: 42290558
4. Li X、Zhu P、Hu S（2026）维生素K4通过调节JAK/STAT信号通路发挥的抗白血病作用。《国际癌症细胞》。PMID: 42216158
5. Lukic D, Guzzi PH, Giorgi FM (2026) 实体瘤中STAT家族活化的整合进化与多组学分析。《基因》。PMID: 42195004
6. Kantakamalakul W、Jaroenpool J、Pattanapanyasat K（2003）一种基于增强型绿色荧光蛋白（EGFP）-K562的流式细胞术新方法，用于测定自然杀伤（NK）细胞的细胞毒性活性。《免疫学方法杂志》。 PMID: 12505723
7. Lim YJ, Marr B, Ghaziasgar S (2026) 开发转基因ARH-77饲养细胞以高效扩增具有强效抗肿瘤活性的自然杀伤细胞。《癌症》。PMID: 42279415
8. Badami C、Islamagic E、Blomén L（2026）BAP1缺失会损害IFN-γ信号传导，并增强髓系白血病中NK细胞介导的细胞毒性。《癌症免疫学、免疫治疗：CII》。PMID: 42295372
9. Cazote ADS、Mascarenhas GD、Perazzo H（2026）重症和中度 COVID-19 患者中 γδ T 细胞的功能特征：一项巴西横断面研究。《Cells》。PMID: 42274612
10. Egorova AV、Lobova AM、Egorov DM（2026）新型含乙炔磷酸酯的合成、其抗病毒活性及其对不同癌细胞系的细胞毒性。《分子》（瑞士巴塞尔）。PMID: 42280164
11. Jia L、Ding LF、Li JY（2026）《Caesalpinia pulcherrima 种子中分离的卡萨烷型二萜类化合物及其细胞毒性》。《Chemistry & biodiversity》。PMID: 42246384
12. Nazemosadat-Arsanjani Z、Poustforoosh A、Pirhadi S（2026）从Salvia majdae (Rech.f. & Wendelbo) Sytsma中分离出的二萜类化合物对癌细胞具有抗增殖和诱导凋亡的能力。《天然产物研究》。 PMID: 42269004
13. Zhao QY, Yin SH, Sai L (2026) 大花木兰果实中具有细胞毒性和抗炎活性的桉烷型倍半萜类化合物。《植物疗法》。PMID: 42203113
14. Tiuleanu P、Ivanov IV、Andreeva IP（2026）吲哚-2-羧酸肼和羟胺酸衍生物：合成与生物特性的评价。《药物化学》（沙迦（阿拉伯联合酋长国））。 PMID: 42300321
15. Lachinani L、Iranpour R、Forouzanfar M（2026）miR-143和miR-199通过靶向RNA结合蛋白Musashi2对K562骨髓性白血病细胞系产生的肿瘤抑制作用。《科学报告》。 PMID：42230676
16. Xu C、Cui H、Fang Q（2026）蒸制三七皂苷通过 cAMP/PI3K/AKT/cGMP 途径促进红细胞祖细胞增殖，从而改善环磷酰胺引起的贫血。《民族药理学杂志》。 PMID：42250832
17. 胡Y、刘X、王H（2026）电子束辐射诱导高效降解和提取当归多糖及其优异的生物功能特性。《食品化学》。PMID：42235228