للخلايا الجذعية دور مهم في تطوير الطب المتجدد، فهي أصل جميع خلايا في الجسم، وبانقسامها تنشأ من الخلايا الجذعية خلايا فرعية لها وظائف محددة، لتتحول ثانية إلى خلايا جذعية. والمميز هو أن هذه العملية تستمر طيلة حياة الإنسان، وبذلك تتجدد أعضاء الجسم.

في عام 1998 نجح باحثون أمريكيون في الحصول على خلايا جذعية جنينية بشرية عبر قتل الأجنة، الأمر الذي لاقى انتقادات واسعة. فتوقيت بدء حياة الجنين الذي يتشكل بعد اتحاد البويضة بالنطفة لا يمكن تحديده، وفي عام 1991 تمّ تطبيق قانون حماية الأجنة في ألمانيا، الذي يمنع الحصول على خلايا جذعية من الأجنة، فضلاً عن أن استيراد هذه الخلايا الجنينية إلى ألمانيا لا يمكن أن يتم إلا وفق شروط صارمة.

على عكس الخلايا المشتقة من الأجنة، فإن الحصول على ما يعرف بالخلايا الجذعية المستحثة أمر مقبول من الناحية الأخلاقية. فهي خلايا يتم الحصول عليها من خلايا جسدية بالغة، ويمكن تحويلها إلى خلايا جذعية بواسطة أربع خلايا يتم زرعها في المختبر. وتستخدم لعلاج الخلايا أو كأساس لاختبار الأدوية. وكثيراً ما تستخدم في بحوث خاصة بتطور مرض الشلل الرعاش مثلاً.

لا يمكن لجميع أعضاء الجسم أن تتجدد، كالعيون والدماغ والقلب. ومع التقدم في العمر، تصبح قدرة الأعضاء على التجدد محدودة، إذ تموت الخلايا وتنخفض قدرة الأعضاء على القيام بوظائفها. أحد أهداف الطب المتجدد هو إعادة تفعيل قوى الشفاء الذاتي للجسم ثانية.

عبر هندسة الأنسجة يمكن تطوير أنسجة تشبه الأصلية. ويمكن استخدام هذه الأنسجة في علاج الحروق وفي إنتاج الأوردة الدموية والأعضاء. هذه الطريقة تعزز عملية الشفاء الذاتي وهي بمثابة تقدم مهم في عالم الطب يفتح الباب أمام إمكانيات عديدة. وعبر هندسة الأنسجة يسعى الباحثون لاستبدال أعضاء كاملة مثل الكبد أوالكلى.

الهدف من العلاج بالخلايا هو تحفيز عمليات التجديد، فضلاً عن استبدال الخلايا المشوهة أو المصابة. ويستخدم العلاج الخلوي كثيراً في حالات زراعة الخلايا الجذعية في الدم، وذلك عن طريق استبدال نخاع العظام المريض بخلايا سليمة، مثل علاج الحالات المتقدمة من سرطان الدم. فالعلاج الكيميائي والإشعاعي يؤثر سلباً على عملية إنتاج خلايا الدم والجهاز المناعي للمريض.

ما يزال العلاج الجيني موضع جدل كبير في عالم الأبحاث. وفيه يتم حقن مادة وراثية جديدة في الخلايا الجذعية، وبهذا يتم استبدال المورثة الجينية المصابة بمورثات سليمة. وتستخدم هذه الطريقة لعلاج الأمراض الوراثية بشكل أساسي وبعض أمراض السرطان. أما مشكلة هذا العلاج فهو استخدام بعض الفيروسات المعدلة وراثياً لنقل هذه المورثات، وهنا من الممكن للفيروسات أن تستعيد نشاطها وبالتالي إصابة المرضى بأمراض أخرى.