En el cuerpo adulto normal, diferentes clases de células madre son responsables de la renovación de diferentes tipos de tejido. Sin embargo, algunos tejidos parecen incapaces de repararse mediante la génesis de nuevas células porque no hay células madre competentes presentes. Descubrimientos recientes han abierto nuevas posibilidades para manipular artificialmente el comportamiento de las células madre con el fin de reparar tejidos que antes parecían irreparables. Las células madre epidérmicas extraídas de la piel intacta de un paciente gravemente quemado se pueden cultivar rápidamente en grandes cantidades y volver a injertarlas para reconstruir una epidermis que cubra las quemaduras. Las células madre neurales persisten en algunas regiones del cerebro de los mamíferos adultos y, cuando se injertan en un cerebro en desarrollo o dañado, pueden generar nuevas neuronas y glía apropiadas para el sitio del injerto.
Las células madre embrionarias (células ES) pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula del cuerpo y pueden inducirse a diferenciarse en muchos tipos de células en cultivo. Las células madre de algunos tejidos adultos, como la médula ósea, cuando se colocan en un entorno adecuado, parecen capaces de generar una gama mucho más amplia de tipos de células diferenciadas de la que producen normalmente.
Cuando las células se extraen del cuerpo y se mantienen en cultivo, generalmente mantienen su carácter original. Cada tipo de célula especializada tiene una memoria de su historia de desarrollo y parece fijada en su destino especializado, aunque pueden ocurrir algunas transformaciones limitadas. Las células madre en cultivo, al igual que en los tejidos, pueden continuar dividiéndose o diferenciarse en uno o más tipos de células, pero los tipos de células que pueden generar están restringidos. Cada tipo de célula madre sirve para la renovación de un tipo particular de tejido. Para algunos tejidos, como el cerebro, la regeneración es imposible en la vida adulta porque no quedan células madre. Por lo tanto, parecía haber pocas esperanzas de reemplazar las células nerviosas perdidas en el cerebro de los mamíferos mediante la génesis de otras nuevas, o de regenerar cualquier otro tipo de célula cuyos progenitores normales ya no estén presentes.
Descubrimientos recientes han anulado este juicio sombrío y han llevado a una percepción más optimista de lo que las células madre pueden hacer y cómo podemos utilizarlas. El cambio se debe a varios hallazgos que demuestran formas excepcionales de versatilidad de las células madre que difícilmente podrían haberse sospechado a partir del conocimiento de las historias de vida normales de las células en los tejidos.