细胞工程是通过基因编辑、代谢调控等技术修饰细胞特性，在医学、工业和农业领域实现精准应用的微观操作科学。

细胞工程的核心定义与研究范畴

细胞工程是生物工程的中间学科，聚焦于对细胞的精准修饰与功能调控，涵盖改变细胞生产能力、生长需求、固有属性等多个维度。其研究对象从微生物细胞（如大肠杆菌、酵母）到哺乳动物细胞（如仓鼠卵巢细胞），甚至包括具有分化潜能的干细胞。通过人为干预细胞的基因表达、代谢路径或生长环境，实现“定制化细胞”的构建，为后续的产品生产或治疗应用奠定基础。

关键技术方法：从基因修饰到环境调控

细胞工程的技术体系围绕“改变细胞功能”展开，主要包括三大方向。

基因层面修饰：通过过表达、抑制或整合外源基因调整细胞代谢。例如，在仓鼠卵巢细胞中增强转运蛋白基因可提高单克隆抗体产量；将运动发酵单胞菌的基因导入大肠杆菌，能使其以乙醇发酵为主要代谢产物。

代谢路径优化：调节细胞的底物需求以降低培养成本。比如，通过引入外源酶改造工业酵母，使其能利用更廉价的碳源（如非葡萄糖类底物）生长，减少工业生产中的原料开支。

细胞属性调整：改变细胞的生长速率、耐逆性等固有特性。例如，提升细胞的耐温性或抗冻性，可降低大规模培养时的环境控制难度；增强对病原体的抵抗力，则能减少发酵过程中的污染风险。

多领域应用：从实验室到产业落地

细胞工程的应用已渗透到多个领域，展现出显著的技术价值。

医药生产：利用重组DNA技术让细胞成为“微型工厂”，例如改造大肠杆菌生产胰岛素和人类生长激素，大幅降低了这类药物的生产成本。此外，通过细胞工程制备抗原，为疫苗研发提供了高效途径。

工业生物技术：优化微生物细胞的发酵效率，推动生物燃料、酶制剂等产品的规模化生产。例如，工程化酵母可高效转化廉价底物为乙醇，助力可再生能源开发。

农业与食品：培育抗病性强、产量高的作物细胞系，或改良发酵菌株以提升食品加工效率。通过调整细胞的营养吸收路径，还能开发出更符合特定需求的农产品。

未来方向：干细胞与精准调控的突破

干细胞工程是当前研究热点，其独特的分化潜能为再生医学提供了可能。通过定向诱导干细胞分化为肌细胞、神经细胞等，可用于治疗肌肉萎缩、神经性疾病等疑难病症。同时，随着基因编辑技术（如CRISPR）的成熟，细胞修饰的精度和效率不断提升，未来有望实现“按需定制”细胞功能，进一步拓展在个性化医疗、合成生物学等领域的应用边界。不过，技术落地仍需解决伦理争议、长期安全性评估等挑战。