يتم تعريف الخلية الجذعية بخاصيتين أولاً، إنها خلية يمكنها الانقسام إلى أجل غير مسمى، منتجة مجموعة

من ذرية متطابقة. ثانيًا، يمكن للخلايا الجذعية، عند الإشارة، أن تخضع لانقسام غير متماثل لإنتاج خليتين ابنتيتين مختلفتين. أحدهما مطابق للوالد ويستمر في المساهمة في خط الخلايا الجذعية الأصلي. والآخر يختلف بطريقة ما.

تحتوي هذه الخلية على مجموعة مختلفة من التعليمات الجينية (مما يؤدي إلى نمط بديل للتعبير الجيني) وتتميز بقدرة تكاثرية منخفضة وإمكانات نمو أكثر تقييدًا من الخلية الأم. في نهاية المطاف، تصبح الخلية الجذعية معروفة باسم الخلية "السلفية" أو "السليفة"، وهي ملتزمة بإنتاج واحدة أو عدد قليل من الخلايا المتمايزة بشكل نهائي مثل الخلايا العصبية أو الخلايا العضلية.

يمكن توضيح الأنواع المختلفة من مجموعات الخلايا الجذعية من خلال النظر في المراحل الأولى من التطور الجنيني ، بعد فترة وجيزة من الإخصاب، تندمج نوى البويضة والحيوان المنوي أحادية الصيغة الصبغية لتشكل نواة واحدة ذات العدد الثنائي الصبغي للكروموسومات. تنقسم اللاقحة وتنقسم ذريتها أيضًا عدة مرات بعد ذلك لتشكل كرة مدمجة من الخلايا تسمى التوتية (تشبه في مظهرها التوتة). تعتبر كل خلية من الخلايا الـ 32-128 الموجودة في التوتية كاملة الفعالية، حيث يمكن لكل واحدة منها أن تؤدي إلى ظهور جميع أنواع الخلايا في الجنين بالإضافة إلى جميع الأنسجة خارج الجنين اللازمة للانغراس في جدار الرحم. تقع هذه الخلايا أيضًا في مركز الاختبارات الجينية قبل الزرع.

عندما يتم اجتياح التوتية على طول قناة البيض، تستمر الخلايا في التكاثر وتتوسع التوتية لتشكل كرة مجوفة تسمى الكيسة الأريمية (أو الأريمة). خلال الأيام الأخيرة في قناة البيض والأيام الأولى في الرحم، تنفصل بعض الخلايا من الطبقة السطحية للأريمة لتشكل كتلة خلية داخلية (ICM) داخل التجويف. هذه المجموعة من الخلايا هي مصدر الخلايا الجذعية الجنينية. من المهم التأكيد على أن ICM يتشكل قبل الزرع. تحتوي الكيسات الأريمية التي تم إنشاؤها في المختبر على ICM على الرغم من أن الجنين تم إنشاؤه وحفظه في أنبوب اختبار. من الممكن عزل الخلايا من ICM من الكيسة الأريمية البشرية وزراعتها في زراعة الأنسجة باستخدام تقنيات تم تطويرها لأول مرة منذ 20 عامًا لمعالجة أجنة الفئران. تكون الخلايا المنفصلة عن ICM متعددة القدرات، حيث يمكنها أن تصبح أيًا من مئات أنواع الخلايا الموجودة في الجسم البالغ. وهي ليست كاملة الفعالية لأنها لا تساهم في تكوين الأغشية خارج الجنين أو تكوين المشيمة.

الوقت من الإخصاب إلى الانغراس في جدار الرحم هو حوالي 14 يومًا عند الإنسان. بعد وقت قصير من عملية الزرع، تغزو الكيسة الأريمية، بشكل يشبه إلى حد كبير ضغط الإصبع على بالون مطاطي دائري. تؤدي سلسلة حرجة من حركات الخلايا المعروفة باسم المعدة إلى تكوين الطبقات الجرثومية الثلاث للجنين النامي: الأديم الظاهر، والأديم الباطن، والأديم المتوسط. يتم وضع الخطة الأساسية لجسم الإنسان خلال هذه العملية الرائعة حيث يتم تحديد مصير العديد من الخلايا: يؤدي الأديم الباطن إلى تكوين الأوعية الدموية والأعضاء المكونة للدم؛ الأديم المتوسط ​​ينتج العضلات. والأديم الظاهر يؤدي إلى الجلد والجهاز العصبي.

الخلايا الجذعية موجودة في كل طبقة من الطبقات الجرثومية الثلاث. إن طيف النسل من هذه الخلايا الجذعية أكثر تقييدًا من طيف الخلايا المشتقة من ICM، لذلك توصف بأنها متعددة القدرات وليست متعددة القدرات. تتكاثر الخلايا الموجودة في طبقة جرثومية واحدة بشكل صحيح؛ فهي لا تتباين عادةً لتشكل مشتقات من طبقات جرثومية أخرى. في الواقع، هناك أدلة قوية على تقييد إمكانات النمو مع مرور الوقت طوال مرحلة التطور الجنيني. ومع ذلك، فإن مرونة الخلايا الجذعية البالغة هي مسألة ذات أهمية كبيرة، وتستحق المزيد من البحث