Bei der Untersuchung homöopathischer Präparate mit in vitro Modellen werden kultivierte Zellen (Zelllinien oder isolierte Zellen ex vivo) verwendet, um die Wirkung homöopathischer Zubereitungen zu bewerten. In diesen Assays wurden Basophile, Lymphozyten, Granulozyten, Fibroblasten, Osteoblasten und andere Zelltypen verwendet. Einige Autoren definieren in vitro im weiteren Sinne als zelluläre oder subzelluläre Einheiten, die aus einem lebenden Organismus isoliert wurden, was bedeutet, dass auch Testsysteme, die Moleküle biologischen Ursprungs (z.B. Enzyme) verwendeten, als in vitro-Systeme eingestuft wurden.
Dieses Forschungsgebiet wurde in einem qualitativen Review von Bellavite et al. und in einem systematischen Review von Witt et al. zusammenfassend dargestellt. Letztere kamen zu dem Ergebnis, dass von 58 Veröffentlichungen 67 Experimente (1/3 davon Replikationen) ausgewertet wurden und dass fast 3/4 dieser Experimente signifikante Effekte fanden. Ebenso waren fast 3/4 aller Replikationen positiv. Witt et al. bewerteten auch die Methodik, die experimentelle Standardisierung und die Qualität der Berichterstattung anhand von 10 Kriterien. 44 Experimente (66 %) erreichten 6 Punkte oder mehr, was eine angemessene Kontrolle möglicher Fehlerquellen bedeutet, und von diesen berichteten 34 (77 %) Effekte homöopathischer Präparate. Von diesen 44 Experimenten wurden in 18 Experimenten verschüttelte Kontrollen verwendet, und in 12 dieser 18 Experimente (67 %) wurden Effekte potenzierter Präparate gegenüber Placebo beobachtet.
Analysiert man die Ergebnisse genauer, so wurden am häufigsten basophile Granulozyten eingesetzt (42 %), gefolgt von nichtzellulären Systemen (27 %) und kultivierten Zellen (19 %). Lymphozyten (6 %), Erythrozyten (3 %) oder Neutrophile (3 %) wurden nur selten verwendet. Vergleicht man die drei am häufigsten eingesetzten in vitro Modelle, so war die durchschnittliche Qualitätsbewertung vergleichbar (Basophile 6.6, nichtzelluläre Systeme 5.7, kultivierte Zellen 6.3). Interessanterweise schienen kultivierte Zellen weniger häufig auf homöopathische Präparate zu reagieren (5 von 13 Experimenten, 38%) als basophile Granulozyten (23 von 28 Experimenten, 82%) oder nichtzelluläre Systeme (15 von 18 Experimenten, 83%). Beschränkt man diese Analyse auf Experimente mit einer Qualitätsbewertung ≥6, ergibt sich ein ähnliches Muster: kultivierte Zellen scheinen weniger empfindlich zu sein (5 von 9 Experimenten, 56%) als basophile Granulozyten (17 von 21 Experimenten, 81%) oder nicht-zelluläre Systeme (10 von 12 Experimenten, 83%).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es gemäss den analysierten Übersichtsarbeiten gute empirische Belege für spezifische Wirkungen homöopathischer Präparate gegenüber Placebo mittels in vitro-Modellen gibt. Basophile Granulozyten scheinen der vielversprechendste experimentelle Ansatz zu sein, gefolgt von enzymatischen Assays. Zellkulturen scheinen weniger deutlich auf homöopathische Mittel anzusprechen. Die letzte systematische Übersicht über dieses Forschungsgebiet wurde 2007 veröffentlicht, so dass eine Aktualisierung gerechtfertigt erscheint. DNA-Microarray- und Real-Time-PCR-Studien lieferten erste Hinweise auf eine Modulation der Genexpression, die jedoch noch genauer untersucht werden müssen.