La diferenciación de células madre es un proceso en el que una célula madre no especializada se convierte en un tipo particular de tejido, como un glóbulo rojo maduro. Esto ocurre en todas las etapas de la vida, desde el desarrollo embrionario muy temprano hasta la edad adulta, ya que el cuerpo necesita un suministro constante de nuevas células especializadas para funcionar. Varios factores están involucrados en la diferenciación celular, incluidos los desencadenantes ambientales y biológicos de varios tipos de células.
La cantidad de diferentes tipos de células en las que puede madurar una célula madre se refleja en su potencia. Una célula totipotente puede convertirse en cualquier tipo de célula en la madurez. Estas células se encuentran en las primeras fases de blastocisto del desarrollo embrionario, cuando cada célula necesita poder dar lugar a una variedad de células para que se desarrolle un embrión. A medida que avanza el desarrollo embrionario, las células madre se vuelven pluripotentes por naturaleza, con la capacidad de divergir en una variedad de tipos de células, pero no en todas.
Las células madre multipotentes pueden diferenciarse en varios tipos de células relacionadas. Por ejemplo, las células hematopoyéticas que dan lugar a diferentes tipos de células sanguíneas pueden sufrir una diferenciación de células madre para convertirse en glóbulos blancos o rojos. Sin embargo, no pueden convertirse en el revestimiento del estómago o en neuronas. Las células multipotentes de esta naturaleza se encuentran comúnmente en organismos adultos para suministrar células frescas continuas para reemplazar las células viejas desgastadas y dañadas.
En la diferenciación de células madre, una célula madre recibe una señal para comenzar a madurar. La célula puede pasar por varias etapas de la vida antes de convertirse en una célula madura. En cualquier etapa, puede ocurrir un error y la célula puede deformarse o puede desarrollar otros problemas. El sistema inmunológico permanece atento a tales células para que pueda intervenir para destruirlas y reciclar sus componentes antes de que tengan la oportunidad de desarrollarse completamente y causar problemas. El cuerpo necesita constantemente nuevas células sanguíneas y de la piel, entre otras, y depende de la diferenciación de células madre para satisfacer esta necesidad.
Los investigadores científicos tienen un interés particular en la diferenciación de células madre embrionarias debido a sus propiedades totipotentes y pluripotentes. Estudian el desarrollo embrionario para aprender más sobre cómo maduran las células y el orden en el que se producen varias estructuras a medida que se desarrolla un embrión. Esto puede proporcionar información importante sobre los defectos de nacimiento, así como la historia biológica de un organismo. Muchos organismos muestran un desarrollo embrionario paralelo hasta cierta etapa, donde comienzan a verse radicalmente diferentes, como especímenes completamente maduros de diferentes especies. Estas similitudes en el desarrollo pueden indicar la historia evolutiva de varios organismos.