تمامی اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده، چه انسان باشد و چه یک گیاه در مولکولی به نام "دی ان ای" وجود دارد. این مولکول بزرگ که حتی با قویترین میکروسکوپ های معمولی هم نمی توان آن را دید، مشخص می کند که موجود زنده چه باکتری باشد یا انسان؛ اگر انسان باشد از کدام نژاد است، رنگ پوستش چیست، رنگ چشمش چیست، موهایش صاف است یا فر، خطوط روی انگشتش چه طرحی دارد و ... تمام این اطلاعات در "دی ان ای" است، مثل نقشه و طرح ساختن چیزی. نقش اصلی مولکول "دی ان ای" ذخیره‌سازی طولانی مدت اطلاعات ژنتیکی و دستوری است.

بعد از لقاح اولین سلول جنین انسانی دارای نیمی از اطلاعات ژنتیکی پدر و نیمی از اطلاعات ژنتیکی مادر است. این سلول شروع می کند به تقسیم و تکثیر شدن، تا اینکه نهایتا بعد از گذراندن چندین مرحله، نوزاد به دنیا می آید.

در یکی از مراحل اولیه، ما چندین میلیون سلول داریم که هیچ تفاوتی باهم ندارند. اینها اولین رده سلول های بنیادی هستند. این سلول ها بعد از این مرحله شروع می کنند به تمایز یافتن. هر گروه مسئول به وجود آوردن بافت یا عضوی از بدن می شوند.

مثلا گروهی که می خواهند قلب یا بافت عصبی را بسازند، به سلول های دیگر اعلام می کنند که فلان کار را ما به عهده گرفته ایم، شما بروید کارهای دیگر را به عهده بگیرید. یعنی سلول هایی که مثلا می خواهند دستگاه گوارش بدن را بسازند، با ترشح آنزیم ها و مواد بیوشیمیایی خاصی، نمی گذارند گروه دیگری از سلول ها همین کار را تکرار کنند.

بنابراین سلول های بنیادی، سلول هایی هستند که می توانند به علت خاصیت تمایزپذیری و قدرت تکثیر بالا، به هر بافت یا عضوی از بدن تبدیل شوند. اگر این سلول ها در کنار سلول های استخوان ساز قرار بگیرند، آنها هم استخوان سازی می کنند؛ اگر در کنار سلول های قرینه چشم قرار بگیرند، تبدیل به همین سلول ها می شوند و الی آخر...

دو قلو های همسان (آنها که دقیقا به شکل هم هستند) با همین روند بوجود می آیند. یعنی در مراحل اولیه اتفاقی می افتد که دو گروه سلول جنینی، بدون ارتباط با یکدیگر شروع به تقسیم و تکثیر کرده و دو نوزاد کاملا یکسان بوجود می آورند.

حال فرض کنیم، اگر این سلول های اولیه یکدیگر را کنترل نکنند، ما میلیونها، بلکه میلیاردها سلول خواهیم داشت که هریک می توانند تقسیم و تکثیر شده و یک نوزاد کامل بوجود بیاورند. یا اگر بتوان اینها را در آزمایشگاه کنترل کرد، می توان میلیونها قلب، کلیه و... به وجود آورد.

با این سلولهای بنیادی مثلا می توان نخاع قطع شده یک معلول ویلچری را پیوند زد؛ می توان رگ های سکته کرده و از بین رفته قلب را ترمیم کرد، می توان کلیه و کبد ساخت، می توان.... آدم ساخت!

همه سلول های بنیادی دو ویژگی منحصر به فرد دارند: قدرت تکثیر بالا و قدرت تمایز. "قدرت تکثیر" این سلولها به این معناست که از یک تخم سلولی می توانند یک فرد کامل را با تمام اندام ها و بافت های مختلف بوجود آورند. "قدرت تمایز" یعنی اینکه هر یک از این سلو لها می توانند به هر یک از اندامها، بافتها و اجزای یک انسان کامل تبدیل شوند.

سه نوع سلول بنیادی مطرح است:

1- سلول های جنینی که در حقیقت ظرفیت و پتانسیل بالایی برای تمایز به انواع و اقسام بافت ها دارند. از این سلول ها می توان "بافت" یا یک "اندام" (مثل کلیه، چشم و...) انسان را ساخت.

2- سلول های بنیادی بالغ. اینها سلول هایی هستند که تمایز یافته اند. مثلا وقتی اندامی مثل چشم شکل میگیرد برای ترمیم برخی از ضایعات آن می توان از این نوع سلول ها استفاده کرد. اما نمی توان از اینها یک انسان کامل به وجود آورد. چون این ها چند مرحله تمایز یافته اند و در اصطلاح پزشکی "جهت گیری" کرده اند. این ها قدرت "تکثیر" دارند، اما توانایی "تمایز" ندارند.

3- نوع آخر سلول های بنیادی مغز استخوان است که در افراد بالغ نیز وجود دارد. مغز استخوان جزء دستگاه‌های خون ساز بدن محسوب می‌شود.

بافت پیوند دهنده بدن (با استفاده از سلوهای بنیادی) یکی دیگر از کشفیات دانشمندان در این زمینه است. آنها معتقدند نه تنها می توان توسط سلول های بنیادین عضوی از بدن مثل پوکی استخوان را ترمیم کرد بلکه رمز اصلی عمر طولانی را نیز باید در بافت های پیوند دهنده ی بدن جستجو کرد.