胚胎干细胞的基本性质
胚胎干细胞(ESCs)来源于早期哺乳动物胚胎的囊胚阶段，其特点是能够分化成任何类型胚胎细胞，并具有自我更新的能力。正是这些特性使它们在科学和医学领域具有价值。胚胎干细胞具有正常的核型，保持高端粒酶活性，并表现出显著的长期增殖潜力。
多能性
内细胞团的胚胎干细胞具有多能性，这意味着它们能够分化产生原始外胚层，在原肠胚形成过程中最终分化为三个初级胚层的所有衍生物：外胚层、内胚层和中胚层。这些胚层在成人体内生成220多种类型细胞中的每一种。当提供适当的信号时，胚胎干细胞最初形成前体细胞，随后分化成所需的细胞类型。多能性将胚胎干细胞与成体干细胞区分开来，成体干细胞是专能性的，只能产生有限数量的细胞类型。
自我更新
在特定条件下，胚胎干细胞能够在未分化状态下无限期自我更新。自我更新的条件是必须防止细胞聚集并维持一个使其处于不分化状态的环境。通常这是在实验室用含有血清和白血病抑制因子的培养基或含有两种抑制药物(甲乙酮抑制剂PD03259010和GSK-3抑制剂CHIR99021，“2i”)的无血清培养基来实现的。
增殖
由于细胞周期中G1期缩短，胚胎干细胞分裂非常频繁。快速的细胞分裂使细胞数量快速增加，而不是细胞大小增加，这对早期胚胎发育很重要。在胚胎干细胞中，参与细胞周期G1/S转换的细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白E总是高水平表达。促进细胞周期进程的细胞周期蛋白依赖性激酶，如CDK2，部分原因是由于其抑制因子的下调而过度激活。视网膜母细胞瘤蛋白抑制转录因子E2F，直到细胞准备进入S期，但在胚胎干细胞中视网膜母细胞瘤蛋白被过度磷酸化而失活，导致增殖基因的持续表达。这些变化导致细胞分裂周期加快。尽管缩短的G1期与胚胎干细胞的多能性维持有关，但在含两种抑制药物的无血清条件下生长的胚胎干细胞确实表达低磷酸化活性的视网膜母细胞瘤蛋白，并具有延长的G1期。尽管与含血清培养基中生长的胚胎干细胞相比，细胞周期有所不同，但这些细胞具有相似的多能性，多能因子Oct4和Nanog在转录调节胚胎干细胞细胞周期中发挥作用。
