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胚胎干细胞在体外发展成大而复杂的器官，如心脏、肝脏、肾脏、肺等大型精密复杂的器官。器官的形成是一个非常复杂的三维过程，许多器官是两个以上的不同器官，它是由胚层组织相互作用形成的。
例如，肺的肌肉细胞、血管和结缔组织源自中胚层，神经源自外胚层。这在体外更难做到。
同时，为了使细胞获得营养和分泌代谢产物，分化的组织需要产生血管，组织血管化的研究仍处于初级阶段。即使是来自自然生物的完全发育的器官也必须在体外培养，并保持正常的生理功能。
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