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Stammzellen sind undifferenzierte Zellen und besitzen die Fähigkeit, sich in verschiedene spezialisierte Zelltypen umzuwandeln. Dieser Vorgang wird Differenzierung genannt und kommt bei der natürlichen Entwicklung eines Organismus mehrmals vor. Obwohl die stärkste Differenzierung in den frühen Entwicklungsstadien passiert, kommt sie auch häufig bei Erwachsenen vor. Bei der Gewebsregeneration und beim normalen Zellumsatz teilen sich erwachsene Stammzellen und werden in spezialisierte Tochterzellen umgewandelt.
Mit Hilfe experimenteller Methoden können Stammzellen in spezialisierte Zellen mit ähnlichen Eigenschaften wie die Zellen verschiedener Gewebetypen umgewandelt werden. Wir sind jedoch weit davon entfernt, die genauen Bedingungen zur beliebigen Herstellung und Erhaltung jeden Zelltyps zu verstehen (es gibt ungefähr 210 verschiedene Typen im erwachsenen menschlichen Körper). Da Stammzellen jedoch bereits an der natürlichen Regeneration des Körpers beteiligt sind, scheint es nur logisch, sie zur Wiederherstellung jener Gewebetypen zu „überreden“, die vielleicht auf natürlichem Wege nicht repariert werden können. Der Einsatz von Stammzellen als Behandlungsmethode ist daher eine vielversprechende, praktikable Option zur Behandlung verschiedener Krankheiten in der Zukunft, einschliesslich Herzerkrankung.
Vorerst werden Stammzellen verwendet, um beschädigte Zellen oder auch Teile von Gewebe wiederherzustellen. Zu den zukünftigen Visionen zählt auch die Entwicklung biologischer Ersatzorgane. Bereits heute können Forscher bestimmte Gewebetypen im Labor herstellen. In Bezug auf ihre Funktionsfähigkeit und biomechanische Stabilität sind jedoch die meisten natürlichen Gewebetypen um einiges besser als das im Labor gezüchtete Gewebe.
Humane embryonale Stammzellkolonie auf einem embryonalen Fibroblasten-Nährmedium.
Das Züchten von Gewebe oder ganzen Organen ist sehr komplex und viele Aspekte davon sind noch unbekannt. Chemische Bestandteile und physikalische Parameter müssen in einem sehr engen Rahmen gehalten werden, um die ordnungsgemässe Entwicklung des Gewebes zu gewährleisten. Es ist zum Beispiel bekannt, dass das künstliche Gewebe aus Endothelzellen – das sind jene Zellen, welche die innere Fläche von Blutgefässen auskleiden – eine stabile Flüssigkeitszufuhr braucht, um die Wachstumseigenschaften von Blutgefässen aufzuweisen. Viele andere entscheidende Faktoren sind noch unbekannt. Daher sind für Transplantation vorgesehene, im Labor gezüchtete Gewebetypen und die Entwicklung echter Ersatzkörperteile für Menschen Themen, die gegenwärtig im Bereich der Science-Fiction liegen.