Las células madre son células presentes en todos los organismos pluricelulares que poseen la extraordinaria capacidad de dividirse mediante mitosis, autorrenovarse y diferenciarse en diversos tipos celulares especializados. Se clasifican según su potencia: las totipotentes (como el cigoto) pueden formar un organismo completo, mientras que las pluripotentes (como las células madre embrionarias aisladas de la masa celular interna del blastocisto de 4-5 días) pueden originar cualquier célula de las tres capas germinales (ectodermo, mesodermo y endodermo), aunque no un organismo entero. Estas células embrionarias pueden mantenerse indefinidamente en cultivo, y existen técnicas experimentales para obtenerlas sin destruir el embrión, lo que las convierte en un modelo clave para estudiar el desarrollo embrionario. En los organismos adultos, las células madre adultas (como las hematopoyéticas o mesenquimales) residen en los tejidos y actúan en la regeneración o reparación tisular, aunque su potencia suele ser más limitada (multipotentes o precursoras directas). Un mecanismo fundamental es su división asimétrica, que genera una célula hija idéntica a la madre y otra que puede diferenciarse según las condiciones ambientales. Gracias a su plasticidad, estas células son esenciales para la medicina regenerativa y para comprender las señales que dirigen la diferenciación celular.