Μια κυτταρική καλλιέργεια είναι ένας τρόπος ανάπτυξης και διατήρησης κυττάρων έξω από ένα σώμα, συνήθως μέσα σε έναν επωαστή κυττάρων. Σε αυτή τη διαδικασία, τα φυτικά ή ζωικά κύτταρα αφαιρούνται από τους ιστούς και με τα κατάλληλα θρεπτικά συστατικά και συνθήκες, θα αναπτυχθούν σε ειδικά σχεδιασμένα δοχεία. Οι ερευνητές πρέπει να υπολογίσουν τη σωστή θερμοκρασία, υγρασία και τον καλύτερο τρόπο για να διατηρήσουν μια κυτταρική καλλιέργεια απαλλαγμένη από μολυσματικούς παράγοντες, προκειμένου να διατηρηθεί η καλλιέργεια ζωντανή. Η καλλιέργεια ιστών και οργάνων είναι επιστήμη της πραγματικότητας σήμερα, αλλά η πρόοδος των κυτταρικών καλλιεργειών έχει έρθει πολύ καιρό. Εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στα μέσα της δεκαετίας του 1950 με κλωνοποίηση ζώων, η οποία παρήγαγε το πρώτο μηχανικό γυρίνο.
Γενικά οι κυτταρικές καλλιέργειες αναπτύσσονται σε γυαλί – in vitro. Φυσικά, η καλλιέργεια μιας καλλιέργειας μπορεί να ξεκινήσει με ένα μόνο κύτταρο, παρόμοια με την ανάπτυξη ενός μύκητα ή την καλλιέργεια ενός βακτηρίου. Τα κύτταρα διαιρούνται, αλλάζουν το μέγεθός τους και μπορούν να συνεχίσουν να ευδοκιμούν μέχρι να λείπει ένα από τα απαραίτητα στοιχεία.
Μια παρτίδα κυτταρικής καλλιέργειας περιέχει συνήθως κύτταρα ενός είδους, αν και δύο βιομηχανίες, η επιστήμη των τροφίμων και η επεξεργασία λυμάτων, χρησιμοποιούν μικτές καλλιέργειες. Όταν τα κύτταρα είναι παρόμοια σε δομή και φύση, λέγεται ότι είναι ομοιογενή – και δεδομένου ότι προέρχονται από ένα γονικό κύτταρο, είναι κλώνοι. Οποιαδήποτε παραλλαγή στη γενετική του κυτταρικού πληθυσμού αναφέρεται ως ετερογενής πληθυσμός.
Οι επιστήμονες αναπτύσσουν κύτταρα σε καλλιέργειες για να τους βοηθήσουν να κατανοήσουν τη βιοχημεία των κυττάρων. Ορισμένες άλλες εφαρμογές για κυτταρικές καλλιέργειες ήταν να εξετάσουν τον μεταβολισμό, να μελετήσουν την επίδραση των φαρμάκων στα κύτταρα και να καταλάβουν πώς να σκοτώσουν καλύτερα τα καρκινικά κύτταρα. Σήμερα είναι δυνατόν να αναπτυχθούν καλλιέργειες ιστικών κυττάρων, εύστοχα ονομαζόμενες «μηχανική ιστών», οι οποίες μπορούν να προσομοιώσουν το τεχνητό δέρμα.
Πειραματίζοντας βιολογικά σε κυτταρικές καλλιέργειες μεγάλης κλίμακας, οι ερευνητές μπορούν να ανακαλύψουν ποιος ιός ή πρωτεΐνη χρειάζονται για την επιβίωση ενός ζώου ή τι είναι επιζήμιο για τον πολλαπλασιασμό των ζώων. Ο καλύτερος λόγος για τη χρήση κυτταρικής καλλιέργειας είναι η συνεπής φύση του δείγματος. Το μειονέκτημα είναι ότι τα κύτταρα μεταλλάσσονται και διαφέρουν από τη μητρική ομάδα τους. Μερικές φορές μετά από έναν ορισμένο αριθμό κυτταρικού πληθυσμού διπλασιάζεται, τα κύτταρα υποβάλλονται σε διαδικασία γήρανσης ή προχωρημένης γήρανσης. Σε αυτή τη διαδικασία, τα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται, το DNA διασπάται και πεθαίνουν.
Η πιθανότητα εύρεσης βιώσιμης εμπορικής εφαρμογής για κυτταρικές καλλιέργειες δεν είναι μεγάλη. Οι ερευνητές που ψάχνουν να βρουν ένα φαρμακευτικό φυτικό προϊόν (βιοπροσκόπηση), μπορεί να ανακαλύψουν ότι η αναζήτηση και η ανακάλυψη ενός νέου φαρμάκου μπορεί να σημαίνει έρευνα τουλάχιστον 10,000 διαφορετικών φυτών σε χιλιάδες παρτίδες κυτταρικής καλλιέργειας.