Los trasplantes de células y órganos tienen una larga historia, siendo las transfusiones de sangre y los injertos de piel algunas de las primeras intervenciones médicas. Sin embargo, estas técnicas arrastran un problema, el sistema inmunológico humano sirve como barrera contra los trasplantes incluso cuando provienen de donantes muy relacionados. Por lo tanto, sigue siendo un desafío el mantenimiento de los trasplantes a largo plazo. Este inconveniente es el que se ha querido abordar mediante la aplicación de la biología sintética.
Existen dos enfoques de aplicación: generar las estructuras de los órganos a partir de células y matrices (que actúan de soporte) y la mejora de la supervivencia y función de las células en el huésped mediante ingeniería genética. El primer tipo es más útil para los órganos y el segundo se aplica tanto a las células como a los órganos.
La generación de órganos y otras estructuras biológicas in vitro (fuera del organismo), o la ingeniería de tejidos, es un área que se ha investigado bastante durante muchos años. Aplicar las tecnologías más avanzadas ha acelerado enormemente la generación de diversos tipos de tejidos y estructuras similares a órganos. Además, el uso de nuevas matrices y métodos ha permitido estructuras cada vez más complejas que contienen muchos tipos de células diferentes. También se está investigando mezclar las técnicas para generar órganos in vitro e in vivo (en el organismo).
Por otro lado, en el segundo enfoque de la biología sintética, a pesar de que la modificación genética de mamíferos y otros organismos complejos ha sido un foco de investigación durante décadas, fuera de las células madre embrionarias de ratón, la mayoría de los esfuerzos se han limitado a introducir genes de forma aleatoria ya que no se podían modificar específicamente elementos del genoma (conjunto de genes) de los seres vivos. Ahora que se ha podido desarrollar una técnica (CRISPR-Cas9) para poder cortar el ADN en lugares concretos, se debe seguir investigando para modificar los genes implicados en la supervivencia celular en los trasplantes.
