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多細胞生物(動物、植物)の場合、細胞外の空間を充填する物質であると同時に骨格的役割(例:動物の軟骨や骨)、細胞接着における足場の役割(例:基底膜やフィブロネクチン)、細胞増殖因子などの保持・提供する役割(例:ヘパラン硫酸に結合する細胞増殖因子FGF)などを担う。植物における代表的な細胞外マトリックス成分は、セルロースである。
細胞外マトリックスを操作することで組織や細胞を制御し再生医療 などに利用する応用技術であり、1980年代 に初めて提唱された。