Lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt này bắt đầu vào cuối những năm 1990, khi Craig Venter, sáng lập Viện J. Craig Venter, tạo ra sinh vật tổng hợp đơn bào đầu tiên, được gọi là JCVI-syn1.0 - một mycoplasma với bộ gene tổng hợp được thiết kế.
Các tế bào tổng hợp sao chép nhiều đặc tính của tế bào tự nhiên, nhưng được thiết kế chỉ bao gồm những bộ phận và chi tiết cần thiết để phục vụ mục đích trị liệu cụ thể.
Ưu thế này giúp các tế bào nhân tạo có thể di chuyển đến vị trí chính xác và cung cấp thuốc thay vì phân phối toàn bộ cơ thể.
Khả năng này được thực hiện nhờ những chất hóa học chuyên biệt của tế bào nhân tạo như các phân tử nhạy cảm với ánh sáng, từ tính, âm học, trạng thái oxy hóa khử và các enzym, cho phép phản ứng với những tín hiệu sinh học nhất định. Trong y học chính xác, sự nhạy cảm này mở ra khả năng phát triển các loại thuốc đáp ứng và phù hợp với những bệnh đột biến và sự năng động của cơ thể con người.
Ngoài nhiệm vụ phân phối thuốc, các tế bào tổng hợp có khả năng biểu thị gene bản thân, có thể sản xuất RNA, protein và các phân tử nhỏ trong cơ thể. Đặc tính này có thể chuyển thành quá trình sản xuất thuốc tổng hợp các protein chống ung thư bên trong các khối u hoặc các phân tử thuốc tiêu diệt những tế bào độc hại trong cơ thể, loại bỏ những tác dụng phụ không mong muốn của những phương pháp điều trị hiện nay.
Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu màng tế bào, tương tự như màng tế bào sống giúp tế bào nhân tạo được cơ thể nhìn nhận như tế bào sống nhằm đảm bảo tính ổn định.
Trở ngại lớn nhất trong lĩnh vực tế bào nhân tạo là tất cả những phát triển và công nghệ tương thích với nhau.
Phát triển tế bào nhân tạo là một lĩnh vực mới, tất cả các công nghệ đều rất mới, đòi hỏi ưu tiên nâng cao nhận thức cộng đồng và chính sách hỗ trợ.
Trong vài thập kỷ gần đây, các nhà sinh học tổng hợp đạt được nhiều tiến bộ, nhưng việc xây dựng các hệ thống hoạt động sinh học vẫn còn tồn tại rất nhiều khó khăn. Quy trình tạo ra một tế bào tổng hợp hoàn toàn với tất cả các thành phần như màng, bào quan, chất lỏng nội bào và bộ gene đều là tổng hợp chưa được hoàn thành, nhưng càng ngày càng có nhiều nghiên cứu được công bố, cho thấy thành tựu làm nên cuộc cách mạng trong ngành y tế đang đến gần.
