干细胞工程是在细胞 培养技术的基础上发展起来的一项新的细胞工程。它是利用干细胞的增殖特性、多分化潜能及其增殖分化的高度有序性，通过体外培养干细胞、干细胞定向分化或利用转基因技术处理干细胞以改变其特性的方法，使干细胞为人类服务。按分化潜能的大小，干细胞基本上可分为三种类型：一类是全能干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。胚胎干细胞就属于此类，它具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，可以无限增殖并分化成为200多种细胞类型，从而可以进一步形成机体的任何组织或器官。第二类是多能干细胞，它具有分化出多种细胞组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。第三类称为专能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。
动物早期胚胎细胞、动物胚胎内细胞团细胞、动物胚胎干细胞和动物原始生殖细胞均具有全能性和多能性，并可以在体外增殖、冷冻，因而是克隆动物的理想材料。动物早期胚胎细胞数最少，在体外培养易分化。动物原始生殖细胞具有和胚胎干细胞相似的特性，在体外分化可形成多种组织，但PGC细胞数量有限，了其应用。自从在延迟着床胚胎中分离出小鼠胚胎干细胞以来，包括小鼠在内的各种动物胚胎干细胞的分离受到国内外科学家的关注。胚胎干细胞在克隆动物，生产转基因动物，创建人类遗传疾病动物模型，研究细胞分化，细胞与细胞的相互关系以及用人类胚胎干细胞定向分化制造用于的组织器官等领域具有广阔的应用前景。
定向人类胚胎干细胞分化，形成供移植的人体器官。利用多能或专能干细胞培育人体细胞和组织的研究已经取得了一定。但利用前景更广阔的，还是分化能力最强的全能干细胞。目前全能干细胞只能通过胚胎获取。受精卵在期的早期、尚未植入子宫之前，会形成一个称为囊胚的结构，它由大约140个细胞组成。在囊胚内部的一端，有一个“内细胞群”，这个细胞群便是具有全部分化能力的胚胎干细胞集合。如果能将它们取出，做成细胞悬液，在体外进行培养，就可以通过改变体外培养条件来探索胚胎干细胞向不同组织细胞分化的规律，对揭开人体的个体发育之谜具有极其重要的理论意义。此外，如果能够源源不断地获得胚胎干细胞，就可以在体外产生不同的组织细胞甚至器官供移植用，因而在临床实践上也有广阔的应用前景。
人类胚胎干细胞研究在许多国家都受到。美国利用联邦资金进行这类研究，但对私人资金并不，因此这方面研究走界前列。1998年11月，美国威斯隶星大学等机构的科学家在美国《科学》上发表报告说，他们成功地利用人类胚胎组织分离培育出胚胎干细胞，它们能在体外不断生长、增殖，具有很强的分化潜力。这一突破性进展引起了科学家的关注，也引发了伦理、、教、法律等方面的激烈争议。1999年，人类干细胞研究进展被美国《科学》评为当年世界十大科学成就之首。
在体细胞克隆技术出现之前，科学家只能通过流产、死产或人工授精的人类胚胎获取干细胞进行研究。目前人造器官仍然存在许多问题，可供移植的器官极度匮乏而且会有排异反应，如果治疗性克隆研究取得成功，病人将可以轻易地获得与自己完全合适的移植器官，不会产生排异反应。届时，血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换，这给患白血病、帕金森氏综合征、心脏病和癌症等疾病的患者带来生的希望。
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