可以用于基因工程的细胞很多，包括原核微生物、真核微生物、植物、昆虫及哺乳动物细胞等。最早应用于基因工程、至今仍最广泛使用的受体细胞是大肠杆菌。枯草杆菌、酵母和霉菌等也已经广泛用作为基因工程的宿主细胞。
大肠杆菌表达产物常常在细胞内形成不溶性包含体，以不正常的蛋白折叠形式存在，产物无生物活性。需要将包含体溶解和蛋白质复性后才能得到具有生物活性的目标蛋白质。分离提纯的流程长、工艺复杂、具有生物活性蛋白质的收率低。
枯草杆菌主要用于分泌型表达，缺点是表达产物容易被枯草杆菌分泌的蛋白酶水解，而且重组质粒在枯草杆菌中的稳定性较差；链霉菌培养方便，产物分泌能力强，常用于抗生素抗性基因和生物合成基因表达；通过在质粒上编码乳糖代谢、柠檬酸吸收、蛋白酶等基因，乳酸菌可用于食品工程；假单胞菌用于构建环境保护所需的具有多种降解能力的工程菌；棒状杆菌主要用于氨基酸基因工程；啤酒酵母安全、不致病、不产生内毒素，而且是真核生物，对其肽链糖基化系统改造后，已广泛用于真核生物基因的表达。
昆虫细胞既能表达原核基因，又可表达哺乳动物基因，且有较强的分泌能力和修饰能力，但糖基化的寡糖链与人类糖蛋白相差较大。由于用于昆虫细胞表达一般采用杆状病毒质粒系统，开始表达后会引起细胞死亡，因此蛋白质的修饰往往来不及完成。哺乳动物细胞具有很强的蛋白质合成后的修饰能力并能将表达产物分泌到胞外，可用于表达人类各种糖蛋白，但培养条件苛刻，成本较高，且易污染。目前常用的动物受体细胞有L细胞，HeLa细胞，猴肾细胞和中国仓鼠细胞（CHO）等。
在选用宿主细胞时应遵循如下原则：①假如目标蛋白质产物需要进行复杂的翻译后修饰糖基化后才具有生物活性，应该首先考虑选用哺乳动物细胞；如果不需要，则应优先选用原核微生物；若只要简单的修饰，可以考虑选择真核微生物；②若目标产物的应用对象是食品工业，产物的安全性考虑是第一位的，宿主细胞的首选是具有很高安全性的面包酵母；③除大肠杆菌外，其他宿主细胞表达的蛋白质产物都能够释放到细胞外。
虽然大肠杆菌作为宿主细胞有一定的局限性，如较差的蛋白质折叠能力、无法进行翻译后修饰及产物常常形成包含体、不能释放到胞外等，由于大肠杆菌的细胞生理及遗传学背景已经非常清楚，可供使用的质粒和启动子等品种多、基因操作容易、比较安全、表达水平高及培养成本低等优点，在基因工程中，大肠杆菌仍是使用最广泛的宿主细胞，特别是研究开发的开始阶段，几乎都利用大肠杆菌作为宿主细胞，即使最终选择了其他细胞，也将通过构建穿梭质粒，先在大肠杆菌中复制增殖后再转化到最终的宿主细胞。
显然，宿主细胞选择对培养基设计、生物反应器选型、操作方式及产物的分离提纯等都有重要影响，应该在保证产物质量的前提下，综合考虑各种因素后确定。
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