細胞工程
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細胞工程(Cell engineering)是指應用細胞生物學和分子生物學的方法，通過某種工程學手段，在細胞水平或細胞器水平上，按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質，從而獲得新型生物或特種細胞產品、或產物的一門綜合性科學技術。
細胞工程與基因工程一起代表著生物技術最新的發展前沿，伴隨著試管植物、試管動物、轉基因生物反應器等相繼問世，細胞工程在生命科學、農業、醫藥、食品、環境保護等領域發揮著越來越重要的作用。
21世紀合成生物學的發展，採用計算機輔助設計、DNA或基因合成技術，人工設計細胞的信號傳導與基因表達調控網路，乃至整個基因組與細胞的人工設計與合成，從而刷新了基因工程與細胞工程技術，並將帶來生物計算機、細胞製藥廠、生物煉製石油等技術與產業革命。
特點
1、前沿性：現代生物技術的熱點
2、爭議性：新技術給倫理道德帶來的衝擊
3、綜合性：多學科交叉
4、應用性：工程類課程，重在產品與技術
種類
根據細胞類型的不同，可以把細胞工程分為植物細胞工程和動物細胞工程兩大類。
植物細胞工程
理論基礎：植物細胞的全能性。
植物組織培養
植物組織培養技術的應用範圍：快速繁殖、培育無病毒植物，通過大規模的植物細胞培養來生產藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。
植物體細胞雜交
植物體細胞雜交是用兩個來自於不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，並且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。
動物細胞工程
常用的技術手段：動物細胞培養、動物細胞融合、單株抗體、胚胎移植、核移植等（動物細胞培養技術是其他動物細胞工程技術的基礎）
動物細胞培養
動物細胞能夠分泌蛋白質，如抗體等。但是單個細胞分泌的蛋白質的量是很少的，要藉助於大規模的動物細胞培養獲得大量的分泌蛋白。
動物細胞培養技術的應用
生產許多有重要價值的蛋白質生物製品，如病毒疫苗、干擾素、單株抗體等。
動物細胞融合
動物細胞融合技術最重要的用途，是製備單株抗體。
單株抗體
要想獲得大量的單一抗體，必須用單個B淋巴細胞進行無性繁殖，也就是通過克隆，形成細胞群，這樣的細胞群就有可能產生出化學性質單一、特異性強的抗體——單株抗體。
單株抗體的應用
「生物飛彈」，將藥物定向帶到癌細胞所在部位，消滅了癌細胞不傷害健康細胞。
生物技術發展到今天，細胞則成了科學家們隨意發揮想像力的樂園，他們甚至可以把生命像積木那樣組裝起來，進行細胞水平上的生命組合遊戲。生命組合的一個最具代表性的遊戲是美國耶魯大學教授克萊白特.L.馬格特和羅伯特.M.彼德斯的傑作。他們在黑毛鼠、白毛鼠、黃毛鼠的受精卵分裂成8個細胞時用特製的吸管把8細胞胚吸出輸卵管，然後用一種酶將包裹在各個胚胎上的粘液溶解，再把這三種鼠的8細胞胚放在同一溶液中使之組裝成一個具有24個細胞的「組裝胚」。馬格特和彼德斯把「組裝胚」移植到一隻老鼠的子宮內，不久，一隻奇怪的組裝鼠問世了，這隻組裝鼠全身披著黃、白、黑三種不同顏色的皮毛。迄今為止，除組裝鼠外，英國和美國還組裝成功了綿羊和山羊的嵌合體——綿山羊。據說，世界各國科研人員熱情高漲，正在組裝「五位一體」。「六位一體」的生物，實在想像不出那樣的生物會是什麼樣子。
細胞工程的應用
細胞工程作為科學研究的一種手段，已經滲入到生物工程的各個方面，成為必不可少的配套技術。在農林、園藝和醫學等領域中，細胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。
1.糧食與蔬菜生產
利用細胞工程技術進行作物育種，是迄今人類受益最多的一個方面。我國在這一領域已達到世界先進水平，以花藥單倍體育種途徑，培育出的水稻品種或品系有近百個，小麥有30個左右。其中河南省農科院培育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗鏽病、抗白粉病等優良性狀。
在常規的雜交育種中，育成一個品種一般需要8～10年，而用細胞工程技術對雜種的花藥進行離體培養，可大大縮短育種周期，一般提前2～3年，而且有利優良性狀的篩選。前面已介紹過的微繁殖技術，在農業生產上也有廣泛的用途，其技術比較成熟，並已取得較大的經濟效益。例如，我國已解決了馬鈴薯的退化問題，日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培養無病毒微型馬鈴薯塊莖作為種薯，實現種薯生產的自動化。通過植物體細胞的遺傳變異，篩選各種有經濟意義的突變體，為創造種質資源和新品種的選育發揮了作用。現已選育出優質的番茄、抗寒的亞麻、以及水稻、小麥、玉米等新品系。有希望通過這一技術改良作物的品質，使它更適合人類的營養需求。
蔬菜是人類膳食中不可缺少的成分，它為人體提供必需的維生素、礦物質等。蔬菜通常以種子、塊根、塊莖、插扦或分根等傳統方式進行繁殖，化費成本低。但是，在引種與繁育、品種的種性提純與複壯、育種過程的某些中間環節，植物細胞工程技術仍大有作為。例如，從國外引進蔬菜新品種，最初往往只有幾粒種子或很少量的塊根、塊莖等。要進行大規模的種植，必須先大量增殖，這就可應用微繁殖技術，在較短時間內迅速擴大群體。在常規育種過程中，也可應用原生質體或單倍體培養技術，快速繁殖後代，簡化制種程序。另外，還可結合植物基因工程技術，改良蔬菜品種。
2.園林花卉
在果樹、林木生產實踐中應用細胞工程技術主要是微繁殖和去病毒技術。幾乎所有的果樹都患有病毒病，而且多是通過營養體繁殖代代相傳的。用去病毒試管苗技術，可以有效地防止病毒病的侵害，恢複種性並加速繁殖速度。目前，香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龍眼、核桃等十餘種果樹的試管苗去病毒技術，已基本成熟。香蕉去病毒試管苗的微繁殖技術已成為產業化商品化的先例之一。因為香蕉是三倍體植物，必須通過無性繁殖延續後代，傳統方法一般採用芽繁殖，感病嚴重，繁殖率低；而採用去病毒的微繁殖技術不僅改進了品質，畝產量約提高30％～50％，很容易被蕉農接受。
近年來，對經濟林木組織培養技術的研究也受到很大的重視。採用這一技術可比常規方法提前數年進行大面積種植。特別是有些林木的種子休眠期很長，常規育種十分費時。據不完全統計，現已研究成功的林木植物試管苗已達百餘種，如松屬、桉樹屬、楊屬中的許多種，還有泡桐、槐樹、銀杏、茶、棕櫚、咖啡、椰子樹等。其中桉樹、楊樹和花旗松等大面積應用於生產，澳大利亞已實現桉樹試管苗造林，用幼芽培養每年可繁殖40萬株。
植物細胞工程技術使現代花卉生產發生了革命性的變化。1960年，科學家首次利用微繁殖技術將蘭花的愈傷組織培養成植株後，很快形成了以組織培養技術為基礎的工業化生產體系——蘭花工業。現在，世界蘭花市場上有150多種產品，其中大部分都是用快速微繁殖技術得到的試管苗。從此，市場供應擺脫了氣候、地理和自然災害等因素的限制。至今，已報導的花卉試管苗有360餘種。已投入商業化生產的有幾十種。我國對康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫羅蘭等品種的研究較為成熟，有的也已商品化，並有大量產品銷往港澳及東南亞地區。
3.臨床醫學與藥物
自1975年國劍橋大學的科學家利用動物細胞融合技術首次獲得單株抗體以來，許多人類無能為力的病毒性疾病遇到了剋星。用單株抗體可以檢測出多種病毒中非常細微的株間差異，鑒定細菌的種型和亞種。這些都是傳統血清法或動物免疫法所做不到的，而且診斷異常準確，誤診率大大降低。例如，抗B型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）的單株抗體，其靈敏度比當前最佳的抗血清還要高100倍，能檢測出抗血清的60％的假陰性。
近年來，應用單株抗體可以檢查出某些還尚無臨床表現的極小腫瘤病灶，檢測心肌梗死的部位和面積，這為有效的治療提供方便。單株抗體並已成功地應用於臨床治療，主要是針對一些還沒有特效藥的病毒性疾病，尤其適用於抵抗力差的兒童。人們正在研究「生物飛彈」——單株抗體作載體攜帶藥物，使藥物準確地到達癌細胞，以避免化療或放射療法把正常細胞與癌細胞一同殺死的副作用。
單株抗體可以精確地檢測排卵期。新一代免疫避孕藥也在研製之中，其基本原理是用精子，卵透明帶或早期胚胎來製備單株抗體，將它們注入婦女體內，人體就會產生對精子的免疫反應，從而起到避孕作用。人類體外受精技術的日趨成熟，使人類對生育活動有了較大的選擇餘地，促進優生優育，提高人口素質，也為不孕症患者或不宜生育的人帶來福音。
生物藥品主要有各種疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物質，抗體等，是生物體內代謝的中間產物或分泌物。過去製備疫苗是從動物組織中提取，得到的產量低而且很費時。現在，通過培養、誘變等細胞工程或細胞融合途徑，不僅大大提高了效率，還能製備出多價菌苗，可以同時抵禦兩種以上的病原菌的侵害。用同樣的手段，也可培養出能在培養條件下長期生長、分裂並能分泌某種激素的細胞系。1982年國科學家用誘變和細胞雜交手段，獲得了可以持續分泌干擾素的體外培養細胞系，現已走嚮應用。
4.繁育優良品種
目前，人工受精、胚胎移植等技術已廣泛應用於畜牧業生產。精液和胚胎的液氮超低溫（-196攝氏度）保存技術的綜合使用，使優良公畜、禽的交配數與交配範圍大為擴展，並且突破了動物交配的季節限制。另外，可以從優良母畜或公畜中分離出卵細胞與精子，在體外受精，然後再將人工控制的新型受精卵種植到種質較差的母畜子宮內，繁殖優良新個體。綜合利用各項技術，如胚胎分割技術、核移植細胞融合技術、顯微操作技術等，在細胞水平改造卵細胞，有可能創造出高產奶牛、瘦肉型豬等新品種。特別是幹細胞的建立，更展現了美好的前景。
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