胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团（Inner Cell Mass）的细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性.无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型.
ES细胞的形态学特征
ES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构,细胞核大,有一个或几个核仁,胞核中多为常染色质,胞质胞浆少,结构简单.体外培养时,细胞排列紧密,呈集落状生长.用碱性磷酸酶染色,ES细胞呈棕红色,而周围的成纤维细胞呈淡黄色.细胞克隆和周围存在明显界限,形成的克隆细胞彼此界限不清,细胞表面有折光较强的脂状小滴.细胞克隆形态多样,多数呈岛状或巢状.小鼠ES细胞的直径7 μm～18 μm,猪、牛、羊ES细胞的颜色较深,直径12 μm～18 μm.
ES细胞的分化
ES细胞的全能性指ES细胞在解除分化抑制的条件下能参与包括生殖腺在内的各种组织的发育潜力,即ES细胞具有发育成完整动物体的能力,可以为细胞的遗传操作和细胞分化研究提供丰富的试验材料.ES细胞发育全能性的标志是ES细胞表面表达时相专一性胚胎抗原（Stage specific embryonicant,SSEA）,而且可以检查到OTC4基因的表达,这两种蛋白是发育全能性的标志.ES细胞中AKP及端粒酶活性较高,可用于ES细胞分化与否的鉴定.ES细胞的多能性是指ES细胞具有发育成多种组织的能力,参与部分组织的形成.将ES细胞培养在不含分化抑制物的培养基上,可以形成类胚体.将ES细胞在特定培养基进行培养,可以定向分化成特定组织,如ES细胞在含有白血病抑制因子（LIF）和维生素A酸（RA）的培养基上,可以分化形成全壁内胚层,将ES细胞与胚胎细胞共培养或将ES细胞注入囊胚腔中,ES细胞就会参与多种组织的发育.