幹細胞生物學研究為再生醫學帶來了許多新希望。近年幹細胞研究突飛猛進，從最初能分離和培養多能性胚胎幹細胞，到利用關鍵轉錄因子把成熟的體細胞重新編程（reprogram）為誘導多能性幹細胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）。關鍵轉錄因子能把成體細胞重新編程進而恢復到類似胚胎幹細胞的狀態，iPSC受到誘導後，可產生不同於最初細胞的新類型。在成體幹細胞研究方面，科學家也能從各類成體器官中分離出特定的幹細胞或前驅細胞，可讓受傷器官的組織再生或重建。以上發現，為再生醫學研究和應用開啟了希望之門。

幹細胞生物學奠基於發育生物學，後者是研究受精卵如何發育成胚胎與個體的基礎學門。科學家基於研究胚胎發育所獲取的知識，利用特定的培養環境，在不同時間點添加生長因子或抑制因子，在體外引導幹細胞形成不同的組織類型。為了深入了解此過程發生的機制，我們必須知道伴隨這些性狀變化出現的外遺傳（epigenetic）改變。在此過程中，科學家意外發現，多能性幹細胞會聚集成團並自我組織（self-organization），進而產生與視網膜、大腦皮質等相似的組織，啟發類器官（organoid）研究的可能性。

成體幹細胞研究同樣日新月異。例如科學家從小鼠的消化道中分離出小腸絨毛幹細胞，經過體外三維培養並在特定生長因子誘導的條件下，這些細胞增生、聚集及分化為包含各種細胞類型的球體，進而自行組織成類似小腸絨毛的結構。其中幹細胞和已分化細胞的排列井然有序，其生物化學功能也近似於活體小腸絨毛中的細胞，可說是類器官研究的先驅。

類器官：研究與治療的新平台