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幹細胞
幹細胞（stem cell）是原始且未特化的细胞，它是未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能的一类细胞。干细胞存在所有多細胞組織裡，能經由有絲分裂與分化來分裂成多種的特化細胞，而且可以利用自我更新來提供更多幹細胞。對哺乳動物來說，幹細胞分為兩大類：胚胎幹細胞與成体干细胞，胚胎幹細胞取自囊胚裡的內細胞團；而成体干细胞則來自各式各樣的組織。在成體組織裡，間葉幹細胞與前体细胞擔任身體的修復系統，補充成體組織。在胚胎發展階段，幹細胞不僅能分化為所有的特化細胞- 外胚層，內胚層和中胚層(參考人工多能幹細胞)，而且能維持新生組織的正常轉移，例如血液、皮膚或腸組織。 因為1960年代与詹姆士·堤尔在多倫多大學的發現，開啟了研究幹細胞的大門。幹細胞如今能以人工的方式生長或轉變成數種特化細胞，經由細胞培養能形成各種特定組織（像是肌肉或神經）的組成細胞。可塑性高的成體幹細胞已常態地運用在醫療上。幹細胞的來源有很多，包括脐带血與骨髓。利用胚胎细胞培养與由取得的胚胎幹細胞成長為具治療性的複製體，也可望躋身未來的醫療方式之列。 医学研究者认为干细胞研究（也称为再生医学）有潜力通过用于修复特定的组织或生长器官，改变人类疾病的应对方法。但是美國政府的国家卫生研究院报告指出，“重要的技术障碍仍然存在，通过多年的集中研究才能克服。”.
細胞潛能
細胞潛能（Cell potency）是指一個細胞可以分化爲其他種細胞的能力。一般來說，一種細胞可以分化成越多種不同類型的細胞，就可以認爲這種細胞的細胞潛能越大。細胞潛能從大到小可以分爲「全能」（Totipotency，如受精卵）、「多能」（pluripotency，如胚胎幹細胞（ESC））、「專能」（multipotency，如間充質幹細胞）、「寡能」（oligopotency，如淋巴細胞）、「單能」（unipotency）。.
细胞分化
细胞分化（cellular differentiation），是发育生物学的研究课题之一，指的是在多细胞生物中，一个干细胞在分裂的时候，其子细胞的基因表达受到调控，例如DNA甲基化，变成不同細胞类型的过程。类如全能（totipotent）的受精卵在分裂到一定程度时，其子细胞就会开始向特定的方向分化，形成胎儿的肌肉，骨骼，毛发等器官。分化后的细胞在其结构，功能上都会出现差异，而且成为了所谓的“单能性”细胞（unipotent），就是其只能分裂得出同等细胞类型的子细胞。但是所有这些子细胞的基因组（Genome）却是与“祖宗”的干细胞一样的。研究细胞分化，对理解疾病的发生，如癌症的出现有着重要意义。.
胚胎幹細胞
胚胎幹細胞（Embryonic stem cell，簡稱ESC）是一類具有多能性的幹細胞。在卵細胞受精後，受精卵經過桑葚胚階段，進入囊胚階段。囊胚中的細胞可以歸入兩個大類：滋養層（trophoblast，TE）和內細胞群（inner cell mass，ICM）。滋養層的細胞會分化爲胚胎外的組織（胎盤等），內細胞群的細胞則會分化成胚胎的其餘結構。分離內細胞群細胞並進行體外（in vitro）培養，即可取得胚胎幹細胞。胚胎幹細胞擁有分化爲三個胚層的細胞的潛能，或者說在一般情況下能分化形成除了胎盤之外的所有胚胎結構，此為胚胎幹細胞多能性的具體體現。 1981年，英國劍橋大學遺傳學部中，兩個分別由马丁·埃文斯（Martin Evans）以及马修·考夫曼（Matthew Kaufman）率領的研究團隊分別在體外建立了小鼠胚胎幹細胞系。而胚胎幹細胞這一術語則是由加州大學舊金山分校（UCSF）解剖學部的教授蓋爾·R.·馬丁（Gail R. Martin）於當年12月的一篇論文中首次提出。1998年，威斯康星大學教授詹姆斯·汤姆森（James Thomson）等人成功建立了人胚胎幹細胞系。2007年，马丁·埃文斯與另外兩名科學家因「利用胚胎幹細胞引入特異性基因修飾的原理上的發現」而獲得當年諾貝爾生理學或醫學獎。 胚胎幹細胞被認爲在再生醫學、組織工程、藥物實驗等領域擁有廣闊的應用前景，胚胎幹細胞對發育生物學的基礎研究也有很大助益。但是，因爲道德、宗教與法律上的問題（比如目前分離胚胎幹細胞的方法會無可避免地殺死胚胎），有關胚胎幹細胞的研究（即治療性克隆）在各國都受到了一定的限制。.
