哺乳动物细胞是表达人类基因的系统。哺乳动物细胞的优点是促进蛋白质的正确折叠并提供准确的翻译后修饰，如糖基化和乙酰化。它可以通过构建信号肽将成熟的蛋白质分泌到细胞外，并通过亲和纯化轻松获得高活性的蛋白质。基于哺乳动物细胞表达系统制备的重组蛋白被广泛用于治疗性重组蛋白的生产，因为其高级结构、翻译后修饰、理化性质和生化活性与天然高等生物蛋白分子更为相似。根据目标蛋白表达的时间和空间差异，哺乳动物细胞表达系统可分为瞬时表达、稳定表达和诱导表达系统。

由于哺乳动物细胞表达的细胞需要稳定地持续生长，并且可以通过引入外来基因实现目标基因的表达，因此需要对动物组织通过筛选、培养优化获得适用细胞。常用的细胞系包括HEK293（人胚肾细胞）和CHO（中国仓鼠卵巢细胞），均采用悬浮细胞培养，可在一个月内生产数克级蛋白。然而，哺乳动物表达系统也有一些缺点，如实验成本高、表达周期长、技术难度高等。哺乳动物细胞表达重组蛋白的主要问题是转染效率低，蛋白水平低。然而，随着科学研究的进展，HEK293细胞和CHO细胞已经分别被开发为有效的瞬时和稳定表达系统。

瞬时转染以脂质体、磷酸钙或PEI为转染试剂。HEK293细胞相对简单，具有更高的生长密度和更快的生长速度优势，易培养，易转染，被广泛用于生产蛋白质、疫苗和抗癌试剂等，但扩大规模很困难，而CHO细胞属于成纤维细胞，是一种非分泌细胞，自身很少分泌内源蛋白，有利于目的蛋白的分离纯化，可以用于稳定制备大量的重组蛋白，是目前表达外源蛋白最多最成功的细胞之一。