Die Zellregeneration ist ein biologisches Merkmal aller lebenden Organismen, von Bakterien über Pflanzen und Amphibien bis hin zu Säugetieren. Es ist der Akt der Erneuerung, des Wachstums oder der Wiederherstellung von Zellen, die an der Reifung, Wundheilung, Gewebereparatur und ähnlichen biologischen Funktionen beteiligt sind. Die Zellregeneration in ihrer extremsten Form ermöglicht es Seesternen, Plattwürmern und Eidechsen, gebrochene Gliedmaßen und Schwänze nachwachsen zu lassen oder im Fall von Plattwürmern ganze Körperstrukturen zum Zwecke der Fortpflanzung zu klonen. Menschen haben bestimmte begrenzte zelluläre Regenerationsfähigkeiten, die den Ersatz von abgenutztem oder beschädigtem Gewebe ermöglichen.
Während alle Organismen, einschließlich Bakterien, Pilze und Hefen, die biologische Fähigkeit besitzen, Zellen zu regenerieren, verläuft der Prozess in jedem Organismus anders. Die Aufrechterhaltung der biologischen Integrität eines Organismus ist der Hauptzweck der Zellregeneration, obwohl einige Organismen die Zellregeneration auch als eine Form der asexuellen Fortpflanzung verwenden. Zum Beispiel vermehrt und repariert sich Hefe durch einen asexuellen Zellregenerationsprozess, der als Zellknospen bekannt ist. Eine neue Zelle wächst als Noppen an einer alten Zelle und sammelt DNA-Informationen, um eine exakte Duplikatzelle zu reproduzieren. Bei der Reife bricht die neue Zelle ab und wird unabhängig von ihrer Wirtszelle, wodurch Hefe und ähnliche Pilze sich vermehren, wachsen oder Schäden reparieren können.
Bestimmte Reptilien und Amphibien verfügen über die Fähigkeit zur komplexen Zellregeneration, wodurch ganze Gewebestrukturen nach einer Schädigung durch einen Prozess, der als Autotomie bekannt ist, nachwachsen können. Wenn eine Verletzung auftritt oder solche Kreaturen durch Raubtiere in Gefahr sind, können sich adulte Zellen in Schwänzen, Flossen und anderen Anhängseln vom Hauptkörper lösen und die Anhängsel zurücklassen. Als Teil des natürlichen biochemischen Prozesses der Kreatur verwandeln sich Zellen an den Rändern solcher Verletzungen wieder in Stammzellen, was einen Zellregenerationsprozess ermöglicht, der mit dem anfänglichen Wachstum und der Entwicklung des verlorenen Glieds identisch ist.
Beim Menschen stellt die Zellregeneration einen etwas anderen Prozess dar. Stammzellen, die generischen zellulären Bausteine, die es einem Embryo ermöglichen, schließlich bestimmte Organe, Gewebe und Anhängsel zu bilden, sind nur in vitro vorhanden. Sobald sich Zellen zu reifen Zellen entwickelt haben, können sie nicht wieder zu Stammzellen werden, wie es bei bestimmten Reptilien und Amphibien der Fall ist. Vielmehr können sich reife Gehirnzellen, Hautzellen, Nervenzellen und andere zelluläre Klassifikationen nur wie Zellen teilen und vermehren, wodurch die Zellregeneration beim Menschen eingeschränkt wird.
Obwohl begrenzt, spielt die Zellregeneration beim Menschen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung, Heilung und Gewebereparatur. Zellen des Menschen sterben auf natürliche Weise mit einer Rate von Milliarden pro Tag entweder aufgrund von Nekrose, dem Absterben von Zellen aufgrund von Schäden oder Verletzungen oder durch Apoptose. Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods, die es Zellen ermöglicht, als Teil des normalen biochemischen Prozesses, der an Entwicklung, Wachstum und Alterung beteiligt ist, zu fragmentieren oder auf andere Weise abzusterben. Ohne irgendeine Form der Zellregeneration würden Nekrose und Apoptose schließlich zur Zerstörung ganzer Organe und Geweberegionen führen. Stattdessen ermöglicht die Zellregeneration dem Körper, neue Zellen zu züchten, um tote, sterbende oder anderweitig beschädigte Zellen zu ersetzen, indem eine einzelne gesunde Zelle in zwei separate Zellen geteilt wird.
Obwohl der Mensch die Fähigkeit behält, Zellen unter bestimmten Bedingungen zu regenerieren, ist die Fähigkeit, ganze Strukturen vollständig zu regenerieren, auf bestimmte Gewebe und Organe wie Leber und Haut beschränkt. Gehirnzellen zum Beispiel regenerieren sich im Laufe der Zeit langsam, aber ein Mensch könnte durch Zellregeneration kein neues Gehirn wachsen lassen. Alternativ kann der menschliche Körper die Leber regenerieren, sofern mindestens ein Viertel des Organs intakt bleibt. Ebenso kann die Haut nachwachsen, um große Schadensbereiche abzudecken, vorausgesetzt, es ist noch ein ausreichender Prozentsatz der Haut übrig, um neue Zellen zu replizieren.