生物 體是一個高度統一的整體 ，而的主要對象是 生物 體內的各種細胞 ，很顯然 ，在整體條件下研究單個細胞或某一細胞群在體內（in vivo）的功能活動是非常困難的 。 細胞培養 的意義主要在於兩點 ，其一是人工培養條件易於改變並能嚴格控製 ，便於研究各種因素對細胞的結構 、功能和各種生命活動規律的影響 ；其二是細胞在體外培養環境中可以長qi存活和傳代 ，可以比較經濟地 、大量地提供在同一時期 、條件相同 、性狀相似的細胞作為實驗樣本 。因此 ，大量生物醫學研究工作依賴於 細胞培養  ，許多重要的發現都基於培養細胞的工作 。

細胞培養技術也存在著一定局限性 ，主要是細胞離體以後失去與體內環境的密切聯係，失去了神經體液的調節和不同細胞間的相互作用 ，特定分化基因的表達減弱或停止 ，而進化中保守的細胞生長和增殖活動卻可維持 ，遂使體內外細胞出現了差異 ，這是應用細胞培養技術應該注意的問題 。

細胞培養技術除經典地用於細胞形態結構 、功能和細胞活動研究以外 ，還成為近年發展起來的細胞工程技術的基礎 ，也就是說細胞培養技術重要應用就是各種細胞工程技術 。

一般地 ，細胞工程指應用各種手段對細胞不同結構層次(整體 、細胞器 、核 、基因等)進行改造 ，如進行細胞融合 、核移植 、基因轉移等 ，以獲得具有特定生物學特性的細胞 。

（一）細胞融合

在細胞自然生長情況下 ，或在其他人為添加因素存在下 ，使同種細胞之間或不同種類細胞之間相互融合的過程 ，即為細胞融合（cell fusion） 。通過細胞融合 ，可將來源於不同細胞核的染色體結合到同一個核內 ，結果形成一個合核體的雜種細胞。在實際工作中常采用各種促融合手段 ，包括病毒類融合劑如仙台病毒 、化學融合劑如聚乙二醇（PEG）及電激融合法等 。在進行細胞融合反應和適當時間的培養後 ，需要通過一定方法對兩種親本細胞融合產生的具有增殖能力的雜種細胞進行篩選 。篩選方法主要包括藥物抗性篩選 、營養缺陷篩選和溫度敏感性篩選等 。

細胞融合典型的應用是單克隆抗體技術 。1975年Koehler和Milstein將用綿羊紅細胞免疫的小鼠脾細胞和體外培養能長qi繁殖的小鼠骨髓瘤細胞融合 ，獲得了具有兩種親本細胞特性的雜交細胞 ，即既能在培養條件下長qi生長增殖 ，又能分泌特異的抗綿羊紅細胞的抗體的B淋巴細胞雜交瘤 。細胞融合技術的發展和骨髓瘤細胞株的建成促成了B細胞雜交瘤技術的建立和單克隆抗體技術的成功 。

（二）核移植

細胞核移植（nuclear transfer）是指將一個雙倍體的細胞核（可來自胚胎細胞或體細胞）移植到去核的成熟卵母細胞或受精卵中 。重組的卵細胞可以植入母體 ，並能發育為與供核細胞基因型相同的後代 ，因此又稱為動物克隆技術 。1997年誕生的克隆羊“多利”就是體細胞核移植技術的產物 。

核移植技術先是選取合適的受體去核卵細胞和供體核 。目均以發育至減數分裂中期II的成熟卵母細胞為受體 ，供體核則可以采用胚胎細胞 、未分化的原始生殖細胞 、胎兒細胞乃至高度分化的成年動物細胞 。核質融合一般是將獲得的核轉移到已經人工去核的成熟卵母細胞卵周隙後 ，施加微電流脈衝 ，使核質融合 ，形成一個重組卵 。重組卵需經一定時間的體外培養 ，或放入中間受體動物輸卵管內孵育 ，經過一段時間的培養 ，有的動物需形成桑椹胚或囊胚 ，再植入受體子宮裏 。

（三） 基因轉移（gene transfer）

基因轉移指向受體細胞中導入外源基因 ，是改造細胞遺傳性狀的常用手段 。一般情況下 ，能穩定接納外源基因的細胞也隻有受體細胞總數的千分之幾 。因此為了快速有效地篩選轉化細胞 ，一般在轉入基因中攜帶有特定的選擇標記 ，目應用較多的為細胞抗藥性篩選 ，如根據新黴素抗性基因進行篩選 。基因轉移又常稱為基因轉染（gene transfection） 。基因轉移的方法可分為物理學 、化學和生物學三類 。

1． 物理學方法包括 電穿孔  、顯微注射 、裸露DNA直接注射 。

2．化學方法包括DEAE－葡聚糖 、磷酸鈣沉澱 、脂質體法等 ，其原理是通過改變細胞膜的通透性或者增加DNA與細胞的吸附而實現基因轉移的 。這些方法多用於培養細胞的基因轉移 。

3．生物學方法主要指病毒介導的基因轉移 。目常用的病毒載體包括DNA病毒載體（腺病毒載體 、猴腫瘤病毒載體 、牛痘病毒載體） 、反轉錄病毒載體等 。用作基因轉導的病毒載體都是缺陷型的病毒 ，感染細胞後僅能將基因組轉入細胞 ，無法產生包裝的病毒顆粒 。

（四）細胞治療與組織工程

細胞治療是指用體外培養的正常細胞 ，或者是導入外源基因的細胞 ，或者是利用由幹細胞誘導分化而來的特定細胞 ，植入患者病變部位以代償病變細胞喪失的功能 。例如血液係統惡性腫瘤治療時 ，通過放療殺滅腫瘤細胞 ，同時摧毀患者的造血係統 ，然後移植健康供者的骨髓 ，即人們常說的骨髓移植 ，就是常見的細胞治療 。

人胚胎幹細胞的建係為細胞治療提供了更大的可能性 。在利用胚胎幹細胞作細胞治療時 ，先要考慮克服異體移植中的免疫排斥反應 ，其方法是將人胚胎幹細胞進行MHC基因操作 ，建立可供移植對象配對選擇的各種MHC組合的胚胎幹細胞庫 。在這基礎上 ，根據不同的移植對象和要求 ，或直接定向誘導分化為功能性細胞（如神經細胞 、神經膠質細胞 、軟骨細胞等） ；或定向誘導分化為組織幹細胞（如造血幹細胞 、神經幹細胞等） ，這類組織幹細胞也可直接取材於成體組織或器官 ，終植入患者病變部位 。另一種途徑是將患者的體細胞核導入去核卵細胞或去核胚胎幹細胞 ，體外發育至一定階段後 ，從中分離培養出供核患者用的胚胎幹細胞 ，再經誘導產生所需的分化類型的細胞 ，回輸至供核患者 ，同樣也避免了免疫排斥問題 。

組織工程（tissue engineering）與細胞工程 、細胞治療密切相關 。組織工程的目的是在體外重建組織 ，以修複患者的缺損組織 。組織工程的一般思路是 ：選擇與人體細胞相容性較好的生物材料 ，按缺損組織或器官的要求設計並製成模型或支架放在體外培養係統中 ，使種子細胞（多用具有分化功能的組織特異型幹細胞）沿著模型或支架不斷地生長擴增 ，構建成新的組織或器官 ，隨著細胞的不斷生長 、擴增 ，生物材料會逐漸降解而被細胞吸收 ，然後將初具雛形的組織或器官植入患者缺損部位 。因此 ，胚胎幹細胞和組織工程的結合 ，在治療先天性器官畸形和器官移植等方麵有著不可估量的應用景 。