תאי גזע (Stem Cells ) הם תאים הנבדלים מתאים אחרים בכך, שעדיין לא עברו דיפרנציאציה (התמיינות), לכן הם מסוגלים לייצר תאים מסוגים שונים. על פי החוקרים, תאים אלה יוכלו לשקם רקמות פגועות בגוף, או להצמיח איברים חדשים בעתיד. המקור של תאי הגזע יכולים להיות מהעובר או מרקמות בוגרות. בשנים האחרונות לוקחים תאי גזע, מדם השליה וחבל הטבור (מתינוקות בשעת לידתם) ושומרים אותם בהקפאה עמוקה לשנים רבות לצורכי ריפוי מחלות בעתיד. במהלך התפתחות העובר ברחם, מיוצרים תאי הגזע בעיקר בכבד ובטחול. לקראת סוף ההיריון, נעים תאי הגזע בתוך מחזור הדם ומתמקמים במח העצמות. בזמן הלידה נמצאים תאים אלה גם בשליה ובחבל הטבור. דם טבורי הינו מקור חשוב לתאי גזע, משום שהם תאים ראשוניים שיכולים להתחלק, להתרבות ולהתחדש. תאי גזע המיועדים להשתלה באנשים חולים, נלקחים היום ממוח העצם.   

תאי גזע מחבל הטבור הנשמרים בהקפאה, תמיד זמינים ואין צורך לחפש תורם מתאים. בהשתלה עצמית של תאים אלה, הם אינם נדחים על ידי הגוף משום שהוא "מכיר" אותם. השתלת מח העצמות מחייבת התאמה מלאה בין התורם לחולה כך שמאגר התורמים הוא מצומצם. לעומת זאת להשתלת תאי גזע מדם טבורי מספיקה התאמה חלקית, כך שמאגר התורמים יוכל להתרחב מאוד. עד היום (בראשית שנת 06 ) בוצעו בחולי סרטן ומחלות גנטיות קרוב ל- 6000 השתלות תאי גזע מדם טבורי.   

תאי גזע עובריים לעומת זאת, נמצאים עדיין בשלבי מחקר רפואיים (ומחקרי שיבוט) ויידרש כנראה עוד זמן רב על מנת שיכנסו לשימוש משמעותי בטיפול  במחלות. החוקרים טוענים שתאי גזע עובריים, עשויים לשנות לחלוטין את דרכי הריפוי העתידיים במחלות רבות. לאחר שזה יקרה, יצטרכו להתגבר על בעיית הדחייה החיסונית של התאים המושתלים ובעיית התרבותם ללא בקרה. 

איך יוצרים תאי גזע עובריים?  מוציאים ביצית מהשחלה ומפרים אותה בתא זרע במבחנה. נוצר תא זיגוטה (תא דיפלואידי) בעל סט כפול של כרומוזומים. התא מתחלק פעמים רבות בצורה מיטוטית, עד לשלב העוברי הנקרא בלסטוציסט שממנו מתפתחות כל רקמות העובר. בשנים האחרונות, השתכללה הדרך שבה מפיקים תאי גזע עובריים מהבלסטוציסט. כאשר מגדלים תאי גזע עובריים בתרבית במבחנה, נוצרים גופיפי תאים המרכיבים את האקטודרם (שממנו מתפתחים בעובר הרגיל, מערכת העצבים והאפידרמיס של העור), מזודרם (שממנו מתפתחים מערכת הדם, הכליות, הלב, השרירים והעצמות) ואנדודרם (שממנו יתפתח הכבד, הלבלב ועוד). למשל אפשר יהיה לטפל במחלת "סוכרת נעורים"  בעזרת תאי גזע עובריים. אצל חולים אלה, תאי בטא בלבלב פגומים ואינם מייצרים אינסולין שתפקידו לאזן את הסוכר בדם.  הדרך לטפל ב"סוכרת נעורים" היא לייצר תאי בטא מתאי גזע עובריים והשתלתם בלבלב של החולים. תאי הגזע מסוגלים להתרבות באופן חופשי בתרבית תאים והם יכולים להתמיין לכל סוגי התאים בגוף.