全能干细胞概述
全能干细胞是具有分化为所有成体体细胞类型以及胎盘和胎儿膜组织能力的细胞。受精卵到16细胞阶段是全能干细胞的最佳例子，在此之后它们开始失去这种能力。
全能干细胞具有产生所有成体细胞类型的能力，可以进入生殖系（即为后代贡献遗传物质），并具有自我复制能力（即产生与亲代细胞相同的子细胞）。受精卵自然是全能干细胞。已知且特征明确的全能干细胞仅存在于早期胚胎组织中，通常来自受精后的最初几次细胞分裂。
全能干细胞可以从体外受精(IVF)的受精卵中获取，这是一种通过腹腔镜手术收集精子和卵子（卵母细胞）并将其放入培养皿中进行受精的程序。所产生的受精卵可以植入子宫(in utero)以产生妊娠。未使用的受精卵可以以冷冻保存形式无限期地储存在液氮中。接受IVF的夫妇可能有许多冷冻保存的受精卵，可用于未来的怀孕或丢弃。
全能干细胞只有在子宫内(in utero)植入时才能正常经历所有发育阶段形成动物（或人类），这是无数信号和条件以正确的时间和数量发生的场所。当全能干细胞在异位（子宫以外的部位）植入时，细胞会无序分化为多种组织类型，形成畸胎瘤或畸胎癌（"怪物"肿瘤），其中混杂着牙齿、毛发、身体器官等，肿瘤形成频率接近100%。
干细胞分类
根据分化潜能，干细胞可分为以下几类：
全能细胞
存在于早期发育中，是最未分化的细胞。受精卵和前两次细胞分裂的细胞是全能细胞，因为它们能转化为胚胎和胚外组织。全能干细胞能够转化为生物体所有细胞类型，包括胚胎和胚外组织。全能干细胞，即受精卵，是通过卵子与精子受精而创建的细胞，可以分化为任何三个胚层。多能细胞的起源是囊胚的内细胞团，大约需要4天形成。
多能细胞
多能干细胞可以转化为来自所有三个胚层（外胚层、内胚层和中胚层）的细胞，能够分化为所有组织和器官，但不能形成胚外结构如胎盘。胚胎干细胞(ESCs)是多能干细胞的一个例子，最初来源于囊胚的内细胞团。
多潜能细胞
多潜能干细胞存在于多种组织中，只能转化为单一胚层的细胞。虽然这些细胞能够分化为特定细胞谱系的细胞，但它们能转化的细胞类型比多能干细胞少。例如，造血干细胞可以分化为各种血细胞类型。间充质干细胞(MSCs)是从骨髓、脂肪组织、华通胶、脐带血和外周血等多种组织中获取的最著名的多潜能细胞之一，能够转化为中胚层衍生的组织，如脂肪组织、骨、软骨和肌肉。
寡能细胞
寡能干细胞可以转化为各种细胞类型，具有自我更新能力。研究表明，这些细胞可以在特定组织中形成两个或更多谱系。例如，猪的眼表包含寡能干细胞，形成角膜和结膜细胞的特征性集落。造血干细胞是寡能干细胞的一个例子，可以转化为髓系和淋巴系。
单能细胞
单能干细胞分化能力有限，但能够持续分裂并分化为单一细胞类型，仅形成单一谱系。例如，肌肉干细胞只转化为成熟肌肉细胞，不转化为其他类型细胞。此外，肺泡的II型肺细胞形成I型肺细胞。由于其特性，它们在再生医学中具有巨大的治疗潜力。
诱导全能干细胞研究
全能干细胞在干细胞中具有最高的潜能，能够生成整个胚胎。此外，这些细胞能够产生内细胞团(ICM)，负责胚胎体的形成，以及形成胎盘和其他胚外支持组织的滋养层。自然存在的全能细胞包括晚期受精卵、2细胞阶段胚胎的卵裂球，以及根据胚胎物种，4细胞阶段胚胎。
母体向受精卵转换中最决定性的机制之一是受精卵基因激活(ZGA)，这是发育相关基因的过度表达。ZGA与受精卵的表观遗传重编程同时发生，包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、乙酰化、RNA修饰改变和mRNA剪接等许多表观遗传模式方面。
基于自然全能细胞中转录和表观遗传网络的改变，研究人员已尝试开发诱导全能干细胞的方法。通过将2或4细胞阶段胚胎或受精卵本身的分离卵裂球转移到子宫，可以形成胚胎。虽然这一领域的发展相当显著，但许多问题仍未得到解答，例如诱导的潜在机制等。研究诱导全能干细胞的类型和方法，并将自然发育途径与诱导全能干细胞联系起来是当前的研究热点，最新进展包括从全能干细胞衍生的囊胚样结构的研究。
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