根据分化潜能分类：
（1）全能干细胞：具有自我更新和分化形成任何类型细胞的能力，如胚胎干细胞；
（2）多能干细胞：具有产生多种类型细胞的能力，但却失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到 一定的限制；
（3)单能干细胞（也称专能、偏能干细胞）：只能分化为成体组织、器官中的细胞。
根据来源分类：
（1）胚胎干细胞： 指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外特殊培养而筛选出的细胞。
胚胎干细胞(ES细胞)具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。
目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后，密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术，使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入，生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末，两个研究小组成功的培养出人类ES细胞，保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。
（2）成体干细胞: 指存在于组织中的未分化细胞，该种细胞能够自我更新并能够分化形成组成该类组织的细胞。
成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。
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