Az ember fejlődése a petesejt megtermékenyítésével veszi kezdetét: egy hímivarsejt áttöri a petesejt burkait, s bejuttatja genetikai anyagát. Így alakul ki a zigóta, vagyis a megtermékenyített petesejt. Az egész szervezet ebből az egy sejtből fejlődik ki, ezért ez egy ún. totipotens sejt, vagyis minden sejttípus létrehozására képes.

A megtermékenyítés után néhány órán belül a zigóta osztódni kezd, s előbb két, majd ezek osztódásával négy, utána pedig nyolc sejt alakul ki belőle. Ez fontos határvonal a további osztódások előtt, ugyanis eddig még minden sejt megőrzi a totipotens állapotot. Ez azt jelenti, hogy ha a nyolcsejtes embriót nyolc különálló sejtté hasítjuk, akkor nyolc, genetikailag teljesen azonos egyed kifejlődésére lenne lehetőség. Az egypetéjű ikrek esetében természetes módon megtörténik ilyen folyamat, csak még a kétsejtes állapotban. A klónozási módszerek egyik alaptípusa is ezen az elven alapul: az embriófelezési módszer lényege, hogy mesterségesen hoznak létre egypetéjű ikreket, például egy jó tulajdonságokkal rendelkező tenyészállat ivadékainak megsokszorozására.

 

Körülbelül négy nappal a megtermékenyítés után - és további sejtosztódásokat követően - a sejtek már láthatóan is differenciálódni kezdenek, miközben egy ún. hólyagcsírát (blastula) alakítanak ki. A hólyagcsíra egy külső sejtrétegből, az ez által határolt belső térből és az ebben elhelyezkedő belső sejttömegből, az embriócsomóból áll. A külső sejtrétegből jön létre a méhlepény és olyan szövetek, amelyek a magzat méhen belüli fejlődéséhez szükségesek. Az embriócsomóból alakulnak ki a magzat csíralemezei és szövetei.

 

Fontos megjegyezni, hogy az embriócsomó sejtjei önmagukban már nem totipotensek, azaz természetes módon nem képesek teljes emberi szervezet kialakítására. Ennek oka, hogy nem képesek a méhlepény és a méhen belüli fejlődéshez szükséges egyéb szövetek létrehozására. Ezen kívül azonban minden más sejttípus kialakulhat belőlük. Az embriócsomó sejtjeit ún. pluripotens őssejteknek nevezzük.

 

Az embriócsomó sejtjeinek további osztódása és differenciálódása során egy adott fejlődési irányban egyre inkább elkötelezett sejtvonalak alakulnak ki. Ezek az ún. multipotens őssejtek. Lehetőségeik már viszonylag korlátozottak, általában egyetlen szövetféleség különféle sejtjeinek létrehozására képesek.

 

A csontvelőben, illetve a köldökzsinór vérben (kzsv) található ún. hematopoetikus őssejtek (HCS) nem totipotensek, hiszen már differenciáltabbak az embrionális őssejteknél, egy előrehaladottabb fejlődési stádiumban vannak, multipotens tulajdonsággal bírnak. Ez azt jelenti, hogy ezen sejtek képesek önmaguk megújítására és differenciálódási lépcsőkön keresztül valamennyi érett vérre jellemző sejtvonal generálására, bár az utóbbi időben kiderült, hogy számos rejtett tulajdonságuk is van. Nemrég publikálták azt a tényt, hogy megfelelő környezetben a kzsv eredetű őssejtek véredényekké differenciálódtak. Egérmodellt alapul véve a HCS-ek következő nagyobb csoportjai ismertek: hosszú életű HCS (LT-HCS), ezekből alakulnak ki a rövid életű HCS (ST-HCS), amelyekből aztán létrejönnek az ún. multipotens progenitor sejtek (MPC).

 

A felnőtt csontvelő eredetű, illetve a kzsv eredetű HCS-ek némileg különböznek egymástól. A kzsv-ben magasabb a korai, éretlen őssejtek aránya, amit genetikai bizonyíték (telomer hosszúság) is alátámaszt, valamint osztódási kapacitás nagyobb. Az őssejtek közös tulajdonsága, hogy sejtfelszínükön megtalálható egy összetett fehérje, amit CD34-nek hívnak. Ennél fogva valamennyi őssejt CD34+ tulajdonsággal bír.