胚胎干细胞由于其独特的高度未分化特性以及所具有的发育全能性，即在适当条件下可以在体外培养而不改变进一步形成全身各种组织器官的能力，因而近年来引起组织工程学家的极大关注，有望成为组织工程中种子细胞的新来源。80年代初，英、美两个实验室同时宣布从小鼠早期胚胎的内细胞团或上胚层细胞建立了胚胎干细胞系(ES细胞)。继ES细胞之后，在90年代初又建立了另一种小鼠胚胎干细胞，即胚胎生殖细胞(EG细胞)，这种具有发育全能性的干细胞是从胚胎生殖嵴分离原始生殖细胞后培养建系的。1998年美国Gearhart实验室又报道人体EG细胞的建系。2000年Nat Biotechnol杂志报道[20]，澳大利亚的Reubinoff等和新加坡的体外受精专家合作成功地从人囊胚建立了两株未分化的人胚胎干细胞系，文章更为详尽地讨论了人胚胎干细胞建系过程中的一系列细节，并且在体外分化实验中成功地得到了神经祖细胞。胚胎干细胞领域的迅速发展，特别是最近在人胚胎干细胞领域所取得的瞩目成就，有可能为组织工程提供足够的干细胞来源，并将根本上解决现今组织工程器官再造中供体细胞来源不足的问题。

    胚胎干细胞具有四大特点

    1)能大量繁殖并保持未分化状态;

    (2)在一定条件下具有向三个胚层组织和细胞分化的全能性;

    (3)易于进行基因改造操作;

    (4)能够形成嵌合体动物从而成为联系细胞和个全之间的桥梁。由于其多向分化潜能，因此体外培养条件的略微变化就可以导致分化机制的启动。已有文献报道胚胎干细胞在BMP-2及BMP-4作用下分化为软骨细胞。

    新的方法亦在探索，如将某些基因敲除，以观察该基因是否控制某种细胞的分化；以培养环境进行诱导，将胚胎干细胞与要诱导分化的细胞共同培养，因为后者能够分泌指导细胞分化的因子，目前已有成功的例子。虽然胚胎干细胞的研究已经取得令人瞩目的成就，但仍存在许多难题未解决：如何分离极为纯化的胚胎干细胞；如何控制干细胞向特别类型细胞分化；分化后的种子细胞在宿主体内是否具有致瘤性等。