細胞工程是在活細胞中添加、刪除或修改基因序列以實現生物工程目標的有目的的過程，例如改變細胞生產、改變細胞生長和增殖要求、添加或去除細胞功能等等。 細胞工程經常利用DNA技術來實現這些修飾以及密切相關的組織工程方法。 細胞工程可以被描述為越來越具體的生物工程學科的中間水平，包括器官工程、組織工程、蛋白質工程和基因工程。

隨著生物醫學研究在組織工程方面的進步并變得更加具體，細胞工程領域正在獲得更多關注。 該領域的出版物已從 2000 年代初期的數千份增加到 2020 年的近 40,000 份。

細胞工程的一種一般形式涉及改變天然細胞生產以獲得更理想的產量或更短的生產時間。 改變自然細胞生產的一種可能方法包括增強或抑制參與產品代謝的基因。 例如，研究人員能夠在倉鼠卵巢細胞中過表達轉運蛋白基因，以提高單克隆抗體產量。 另一種方法可能涉及將生物學上的外來基因整合到現有的細胞系中。 例如，合成乙醇的大腸桿菌可以利用來自運動發酵單胞菌的基因進行修飾，使乙醇發酵成為初級細胞發酵產物。

另一個有益的細胞修飾是調節細胞的底物和生長需求。 通過改變細胞需求，可以顯著降低生長和維持細胞培養物所需的原材料成本、設備費用和技能。 例如，科學家們使用外來酶來設計一種常見的工業酵母菌株，使細胞能夠在比傳統葡萄糖更便宜的底物上生長。 由于生物工程側重于提高放大成本，該領域的研究主要集中在各種酶代謝低成本底物的能力上。

與生物技術領域密切相關，這門細胞工程學科采用重組 DNA 方法誘導細胞構建所需產物，例如蛋白質、抗體或酶。 這個細胞工程子集最顯著的例子之一是大腸桿菌的轉化，將前體轉錄和翻譯成胰島素，這xxx降低了生產成本。 1979 年之后不久進行了類似的研究，其中大腸桿菌被轉化為表達人類生長激素，用于治療垂體性侏儒癥。 最后，為了制造疫苗而對細胞進行工程改造以產生抗原方面取得了很大進展。

在生物工程的重點范圍內，利用各種細胞修飾方法來改變細胞的固有特性，例如生長密度、生長速率、生長產量、耐溫性、耐凍性、化學敏感性和對病原體的脆弱性。 例如，1988 年，伊利諾伊理工學院的一組研究人員成功地在大腸桿菌中表達了透明顫菌血紅蛋白基因，從而創造出一種對低氧條件（如高密度工業生物反應器中發現的條件）更耐受的菌株。

細胞工程的一個獨特部分涉及干細胞的改變和調整。 最近對干細胞療法和治療的大部分研究都屬于上述細胞工程方法。 干細胞的獨特之處在于它們可以分化成各種其他類型的細胞，然后可以改變這些細胞以產生新的療法或為進一步的細胞工程工作奠定基礎。 定向干細胞工程的一個例子包括將干細胞部分分化為肌細胞，以產生用于治療肌肉減少癥或肌肉廢用性萎縮的促肌原性因子。

電池工程一詞最早出現在 1968 年發表的一篇論文中，用于描述改進燃料電池的過程。 該術語隨后被其他論文采用，直到使用了更具體的燃料電池工程。

在生物學背景下首次使用該術語是在 1971 年的一篇論文中，該論文描述了在藻類細胞之間移植生殖帽的方法。 盡管這個詞越來越受歡迎，但細胞工程和其他形式的生物工程之間的界限仍然不明確。

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