胚性幹細胞
1964年、研究者らは現在は生殖細胞由来であることが知られている腫瘍であるテラトカルシノーマから単一の種類の細胞を単離した。テラトカルシノーマから単離されたこれらの細胞は、幹細胞として培地中で複製、成長し、現在は胚性腫瘍 (EC; embryonic carcinoma) 細胞として知られている[1]。形態学的ならびに分化能（多能性）の類似から、EC細胞は初期マウス発生のin vitroモデルとして使われるようになったが[2]、EC細胞は遺伝子変異やテラトカルシノーマの発達の間に蓄積する異常な核型をしばしば有している。これらの遺伝的異常は、内部細胞塊から直接的に多能性細胞を培養できるようになる必要性をさらに強調した。 1981年、胚性幹細胞（ES細胞）が、マウスの胚から2つの研究グループによって独立に樹立された。ケンブリッジ大学遺伝学部門のマーティン・エヴァンズおよびマシュー・カウフマンが7月に初めて報告し、子宮内のマウス胚を培養し、ES細胞を樹立する新たな技術を明らかにした[3]。カリフォルニア大学サンフランシスコ校解剖学部門のゲイル・R・マーティンは12月に論文を発表し、「胚性幹細胞」という用語を作った[4]。彼女は、胚がin vitroで培養できること、これらの胚からES細胞を樹立できることを示した。1998年、ウィスコンシン大学マディソン校のによって率いられた研究者らが、ヒト胚性幹細胞を単離・培養する技術を初めて開発した[5]。
万能細胞
ヒトを含めた哺乳類においては、原則として受精卵以外に万能細胞は存在しないが、この受精卵を人工的に培養開発させた万能細胞で、人類が最初に手にしたのはES細胞である。1981年にイギリスでマウスのES細胞が作られ、万能細胞の代名詞のように呼ばれた。培養したES細胞を正常な胚盤胞の中に注入させ、胚と細胞が混ざり合ったものを、仮親の子宮に入れると正常な胎仔を作ることができるが、この仔マウスは全身にES細胞と同じ遺伝子を持ち、正常な孫マウスを産むこともできる。このような異個体の細胞を持つマウスはキメラマウスと呼ばれている。胚の中であらゆる器官に分化できるES細胞は、子宮の中の条件に近い環境を整えさえすれば試験管内で様々な器官へと分化できる可能性を含み、人工臓器を作って移植に利用することが可能となる。1998年にはアメリカでヒトES細胞の作製が達成され、ヒトES細胞を、欲しい器官や臓器に任意に誘導分化させる条件への応用研究が進められた。