对于正常的成年细胞（adult cell）来说，它们已经失去了增殖和分化的能力。每一次细胞的分裂，都会使它们迈向衰老，让增殖能力减弱-当到达一定分裂次数后，细胞会停止分裂，逐渐衰亡。因此，想要将体内的细胞提取出来，在自然状态下长期保持增殖活力，是不可能的。所以，科学家们采用了各种手段，来延长体外培养细胞的“寿命”。例如，可以利用病毒致癌基因来改造宿主细胞的基因组，更改由p53调控的细胞周期，从而让这些细胞冲破衰老的界限-比如SV40的大型T抗原（large T antigen）以及乳头瘤病毒（papillomavirus）的E6/E7蛋白。

如果在基因组植入人类的端粒酶反转录酶（hTERT）和cdk4，也可以让人体成年细胞获得永生性。近年来十分火热的诱导干细胞（iPSC）也可以利用细胞重编程（reprogramming）的方式，使细胞重新获得增殖的能力。然而，现有方法的缺陷在于它们必须改变细胞本身的基因型和表现型，从而影响细胞本身的特征，甚至产生难以预测的副作用。另外，这些方法的效率相对来说并不高，难以被大量使用。

许多研究已经表明，肿瘤组织的细胞类型并不是单一的，而是由许多不同基因型和表现型的肿瘤细胞系组成。对于每个肿瘤病人，这种细胞系的组成都是有区别的。对肿瘤异质性进行研究，能够帮助我们理解肿瘤的病理病因，甚至对病人的治疗和用药给出指导方向。然而，传统方法培养的肿瘤细胞，都是单一的细胞系，难以获得这种信息。