A: Embryonale Stammzellen:
Alle Gewebe eines Individuums entwickeln sich aus der befruchteten Eizelle. Sobald diese sich in mehrere Zellen geteilt hat, spricht man von totipotenten (allmächtigen) Stammzellen. Sie können sich sowohl zu embryonalem Gewebe weiterentwickeln, als auch zu unterstützenden Geweben wie Plazenta und Eihäuten.

In der Blastozyste werden zunächst zwei Zelltypen unterschieden: die innere bzw. die äußere Zellmasse. Während die äußere sich zum Trophoblasten (den Hilfsgeweben) weiterentwickelt, besteht die innere Zellmasse aus sogenannten pluripotenten Stammzellen, die sich zu embryonalen (und postembryonalen) Geweben spezialisieren.

Menschliche pluripotente Stammzellen wurden erstmals 1998 in Kultur gezüchtet. Dies geschah auf zwei unterschiedliche Weisen: In einem Fall wurden die Zellen aus bei In-Vitro-Fertilisationen angefallenen überschüssigen Blastozysten isoliert (humane embryonale Stammzellen, hES), im anderen Fall aus Keimzellvorläufern aus Föten, die von Schwangerschaftsabbrüchen stammten (humane embryonale Keimbahnzellen, hEG).

hES bilden ein Enzym, das sie befähigt, sich ohne zu Altern theoretisch unendlich zu teilen (Telomerase). Diese Fähigkeit macht sie für Forschung und kommerziellen Nutzen besonders interessant.

B: Adulte Stammzellen:
Aus den embryonalen Stammzellen entwickeln sich sog. multipotente (teilspezialisierte) Stammzellen als Vorläufer von z.B. Nerven-, Blut- oder Bindegewebszellen. Einige dieser multipotenten Stammzellen differenzieren nicht aus, sondern bestehen als adulte Stammzellen im erwachsenen Organismus fort. Sie finden sich dort in geringer Zahl und sind schwer zu isolieren. Sie wurden bisher im Menschen nicht für alle Gewebe nachgewiesen. Adulte Stammzellen bilden nur sporadisch Telomerase. Ihre Teilungsfähigkeit ist eingeschränkt und sie sind schwer in Kultur zu züchten. Ursprünglich wurde davon ausgegangen, daß adulte Stammzellen nicht auf eine frühere Stufe der Spezialisierung zurückkehren können, Blutstammzellen also z.B. nicht zu Leber-Stammzellen werden und zu Leberzellen differenzieren können. Diese Annahme wurde inzwischen durch Tierexperimente in Frage gestellt. Mittlerweile konnte eine solche "Umdifferenzierung" auch für menschliche Stammzellen in Tieren nachgewiesen werden. Eine medizinisch interessante Frage ist, weshalb adulte Stammzellen nicht von sich aus zerstörtes Gewebe ersetzen (wie z.B. bei Amphibien), bzw. wie sie dazu gebracht werden könnten.

C: Mögliche Verwendungen von Stammzellen:
Stammzellen könnten der Erforschung zellulärer Funktionen dienen, vor allem im Hinblick auf gestörte Entwicklung (z.B. Krebs) oder auf Alterungsvorgänge. Sie können auch Testobjekte für neue Medikamente etc. liefern. Ein weiterer Bereich wäre die sogenannte "Zell-Therapie", d.h. der Ersatz von zerstörten oder funktionsuntüchtigen Geweben. Hier erhält die Frage der Gewebsunverträglichkeit (Abstoßung)eine Bedeutung. Mögliche Lösungen: Stammzellbanken, die alle wichtigen Gewebeverträglichkeitsprofile umfassen oder Anfertigung immunologisch identischer Stammzellen durch Klonierung:

D: Körperzellkerntransfer (Somatic Cell Nuclear Transfer, SCNT):
Körperzellen werden mit Eizellen so fusioniert, daß das genetische Material der Körperzelle zum Kern der Eizelle wird. Hieraus werden Blastozysten gezüchtet, aus denen wiederum Stammzellen gewonnen werden. ("Therapeutisches Klonen")