No corpo adulto normal, diferentes classes de células-tronco são responsáveis pela renovação de diferentes tipos de tecidos. Alguns tecidos, contudo, parecem incapazes de reparação pela génese de novas células porque não estão presentes células estaminais competentes. Descobertas recentes abriram novas possibilidades para a manipulação artificial do comportamento das células-tronco, de modo a reparar tecidos que antes pareciam irreparáveis. As células-tronco epidérmicas retiradas da pele não danificada de um paciente gravemente queimado podem ser rapidamente cultivadas em grande número em cultura e enxertadas de volta para reconstruir uma epiderme para cobrir as queimaduras. As células-tronco neurais persistem em algumas regiões do cérebro de mamíferos adultos e, quando enxertadas em um cérebro em desenvolvimento ou danificado, podem gerar novos neurônios e glia apropriados ao local do enxerto.
As células-tronco embrionárias (células ES) são capazes de se diferenciar em qualquer tipo de célula do corpo e podem ser induzidas a se diferenciar em muitos tipos de células em cultura. As células estaminais de alguns tecidos adultos, como a medula óssea, quando colocadas num ambiente adequado, parecem capazes de gerar uma gama muito mais ampla de tipos de células diferenciadas do que produzem normalmente.
Quando as células são removidas do corpo e mantidas em cultura, elas geralmente mantêm seu caráter original. Cada tipo de célula especializada tem uma memória da sua história de desenvolvimento e parece fixada no seu destino especializado, embora possam ocorrer algumas transformações limitadas. As células estaminais em cultura, tal como nos tecidos, podem continuar a dividir-se ou podem diferenciar-se em um ou mais tipos de células, mas os tipos de células que podem gerar são restritos. Cada tipo de célula-tronco serve para a renovação de um tipo específico de tecido. Para alguns tecidos, como o cérebro, a regeneração é impossível na vida adulta porque não restam células estaminais. Parecia haver pouca esperança, portanto, de substituir células nervosas perdidas no cérebro dos mamíferos através da gênese de novas, ou de regenerar qualquer outro tipo de célula cujos progenitores normais não estejam mais presentes.
Descobertas recentes derrubaram este julgamento sombrio e levaram a uma percepção mais optimista do que as células estaminais podem fazer e como poderemos utilizá-las. A mudança resultou de várias descobertas que demonstram formas excepcionais de versatilidade das células estaminais que dificilmente poderiam ser suspeitadas a partir do conhecimento das histórias de vida normais das células nos tecidos.