Kamieninių ląstelių mokslininkai atlieka mokslinius kamieninių ląstelių tyrimus, siekdami geriau jas suprasti ir ištirti jų galimybes įvairiais sveikatos ir medicinos tikslais. Daugumoje daugialąsčių organizmų randamos kamieninės ląstelės turi nepaprastų atjauninimo gebėjimų, leidžiančių joms atstatyti viso kūno audinius arba tam tikrus specifinius kūno audinius. Kamieninės ląstelės, iš kurių gali susidaryti viso kūno audiniai, vadinamos embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis ir randamos vidinėje blastocistos masėje; blastocista yra ankstyvos stadijos embrionas. Antrasis kamieninių ląstelių tipas yra suaugusiųjų kamieninės ląstelės, taip vadinamos siekiant atskirti jas nuo embrioninių; jie iš tikrųjų atsiranda visame kūne tiek suaugusiems, tiek vaikams.
Embrioninės kamieninės ląstelės yra pluripotentinės, o suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra daugiapotentės. Pluripotencija reiškia, kad embrioninės ląstelės gali be galo dalytis ir vis tiek gali likti nediferencijuotos. Jie gali formuoti visų rūšių kūno audinius, išskyrus placentą. Kita vertus, daugiapotentės suaugusiųjų kamieninės ląstelės nėra tokios universalios ir gali sudaryti tik tam tikrus audinių tipus, dažniausiai tik tokius, kuriuose jos yra. Suaugusiųjų kamieninės ląstelės veikia kaip kūno atkūrimo rinkiniai, atnaujinančios specializuotas ląsteles kiekvieną kartą, kai jų prireikia.
Kadangi kamieninės ląstelės gali atsinaujinti, jos siūlo dideles medicinos tyrimų galimybes. Jie gali būti naudojami pažeistiems audiniams atstatyti ir pažeistiems organams pakeisti bei gydyti įvairias ligas, tokias kaip leukemija, išsėtinė sklerozė, cistinė fibrozė, motorinių neuronų liga ir osteoporozė. Kamieninių ląstelių mokslininkai pasiekė tam tikrą sėkmę šiose pastangose, tačiau vis dar reikia atlikti daug daugiau kamieninių ląstelių tyrimų.
Naudojant kamienines ląsteles medicininiame gydyme yra dvi reikšmingos problemos. Pirma, yra tikimybė, kad organizmas iš karto atmes naujus susidariusius audinius ir organus, arba būtina nuolat vartoti imuninę sistemą slopinančius vaistus, kad būtų išvengta imuninės sistemos atmetimo. Antra, kamieninių ląstelių mokslininkai dar negali kontroliuoti ar numatyti, kaip kamieninių ląstelių transplantacija gali dalytis paciento kūne. Buvo atvejų, kai kamieninės ląstelės dalijasi nekontroliuojamai, todėl susidarė vėžiniai navikai.
Nors ši problema vis dar tiriama tyrimų laboratorijoje, pirmoji problema gali būti išspręsta naudojant terapinį klonavimą. Šiuo metu kamieninių ląstelių mokslininkai paima iš paciento DNR, suleidžia ją į donoro kiaušialąstę ir skatina kiaušialąstės dalijimąsi ir suformuoti blastocistą. Tada iš šios blastocistos paimamos kamieninės ląstelės ir šios kamieninės ląstelės turės tą pačią DNR kaip ir paciento. Dėl to paciento organizmas greičiausiai priims iš šių kamieninių ląstelių išaugintus audinius ir čia taip pat gali nereikėti vartoti imunitetą slopinančių vaistų.
Kita sritis, kurią tiria kamieninių ląstelių mokslininkai, yra reprodukcinis klonavimas. Iki šiol avys, galvijai, šunys ir kiti gyvūnai buvo sėkmingai klonuoti, o kitas akivaizdus žingsnis – žmonių klonavimas. Šis tyrimas virto prieštaravimų minų lauku, šalininkai išsakė ryškias naujas medicinos tyrimų galimybes, o oponentai smerkė tai, ką jie laiko žmogaus gyvybės nuvertėjimu. Diskusijos vis dar vyksta ir turėjo įtakos kamieninių ląstelių politikai visame pasaulyje. Daugelis šalių arba visiškai uždraudė žmonių klonavimą, arba nustatė tam tikrus griežtus kamieninių ląstelių tyrimų apribojimus.