Эмбриональные стволовые клетки не обнаруживаются во взрослом организме. Они появляются только на очень ранней стадии эмбрионального развития, бластоцисте. Это стадия развития, которую человеческий эмбрион проходит на 5-й день после оплодотворения. На этой ранней стадии органы еще не сформировались, это просто своего рода скопление клеток.

Для получения эмбриональных стволовых клеток необходимо разрушить наружный клеточный слой бластоцисты, чтобы оставшиеся клетки внутренней клеточной массы (эмбриобласты) можно было выделить и перенести в клеточные культуры в лаборатории. Эта внутренняя клеточная масса, то есть изолированные клетки, потенциально может развиваться в клетки любого типа в организме человека в контролируемых условиях, но эмбриональные стволовые клетки больше не могут образовывать полноценный организм.


Это свойство называется плюрипотентностью (от латинского «множественность»); в отличие от тотипотентных одноклеточных зародышей (= исходной клетки), которые всегда находятся в самом начале индивидуального развития. Плюрипотентные стволовые клетки характеризуются способностью продуцировать все три зародышевых листка (эктодерму, энтодерму, мезодерму). Таким образом, они еще не привязаны к определенному типу ткани.


Исследователи во всем мире работают с различными эмбриональными стволовыми клетками животных и человека. В лаборатории можно производить определенные типы клеток, например, нервные клетки, из эмбриональных стволовых клеток путем добавления определенных факторов роста. Это называется дифференциацией. Кроме того, клетки можно размножать в лаборатории и хранить в клеточной культуре.


Еще одним способом получения эмбриональных стволовых клеток является так называемое терапевтическое клонирование, основанное на переносе ядер соматических клеток. В случае донорской яйцеклетки клеточное ядро удаляется и вместо него вставляется клеточное ядро соматической клетки (клетки тела). Клетки, полученные этим методом, также являются плюрипотентными. Этот метод до сих пор использовался только на клетках животных.