哺乳動物細胞的相關知識大多源自大量離體研究的成果。在離體研究中，細胞通常生活在含有培養基的玻璃或塑料瓶中，溫度維持在37℃，氣體環境為含有5%二氧化碳的空氣，從而盡可能地模擬體內環境。植物細胞也可以進行培養，但通常需要對其細胞壁進行剝離處理。體外細胞與組織培養的實驗可追溯到19世紀末。在1910年左右，羅斯·哈裏森（Ross Harrison）在美國巴爾的摩首次建立了組織與細胞培養的方法。取自實驗小鼠胚胎的組織（如肺等）通常可以像培養的單細胞一般生長良好，並形成“原代培養物”，但它們的壽命通常有限，在經過50輪左右的細胞分裂後，這些細胞將逐漸死亡。從固體組織中分離的細胞需要附著在塑料器皿的表麵才能繼續生長並完成細胞分裂。但通常情況下，存在於血液中的血細胞則不需要附著於器皿表麵，而是通過“懸浮”的方式進行培養。細胞通常以單一類型的方式進行培養，但混合的細胞培養物（如從骨髓中分離出的細胞集群）也可以成功存活，同時還能如體內一般保持細胞間的相互作用。當切下一小塊組織塊並投入培養時，最先開始生長的細胞是生物體內可對損傷做出響應的細胞類型，即成纖維細胞（fibroblast）。成纖維細胞是組成我們身體結構框架的結締組織（如韌帶和筋腱）中的重要成員。當機體受到損傷後，成纖維細胞可以將傷口的邊緣聚攏，同時分泌出膠原蛋白以形成疤痕組織。在體外培養時，成纖維細胞呈現出長而薄的形狀，當其在培養器皿表麵移動時，細胞的前部會伸出並呈扇形展開（如圖3c所示）。在幾天之內，連續幾輪的細胞分裂將導致細胞培養瓶的表麵變得越發擁擠，當培養瓶沒有足夠的空間提供給新分裂的細胞時，細胞分裂將會停止。這被稱為細胞生長的密度依賴性抑製，是正常細胞所具有的特征，而從腫瘤中分離的細胞則不具備這一特性。當發生密度依賴性抑製時，我們需要對細胞進行傳代，並將細胞以較低的密度種於新的培養瓶中。原代細胞在經過約50次分裂後將會死亡，這給大多數實驗帶來時間限製的不便，因此，研究人員往往更喜歡使用無限次分裂的“永生”細胞係（通常來源於腫瘤）進行實驗。