Procesy przyczyniające się do regeneracji narządów polegają na stymulacji wzrostu określonych komórek. Badając zdolności regeneracyjne niektórych zwierząt, naukowcy uzyskują lepsze zrozumienie tego, czego ludzki organizm potrzebuje do naprawy lub odbudowy tkanki. Badania medycyny regeneracyjnej ujawniły rolę cytokin, czynników wzrostu, komórek macierzystych i innych czynników, które odgrywają rolę w regeneracji tkanek.
Od XVIII wieku naukowcy zachwycali się niezwykłą zdolnością niektórych zwierząt do regeneracji komórek. Traszki mogą odrosnąć odciętą kończynę, a salamandry mogą zastąpić brakujący ogon. Niektóre gatunki ryb mogą odrosnąć uszkodzoną płetwę. Z każdego kawałka wyciętego robaka planaria wyrośnie nowy robak planaria.
Na regenerację narządów u zwierząt składają się trzy czynniki. Komórki narządów i innych tkanek, które normalnie się nie rozmnażają, będą to robić podczas urazu lub choroby. U niektórych zwierząt komórki przekształcają się z jednego rodzaju tkanki w inny. W te procesy regeneracyjne zaangażowane są również komórki macierzyste. Dla porównania, ludzkie ciała mają zdolność gojenia się, choć nie bez blizn.
Po pojawieniu się blizn wzrost komórek na ogół ustaje. Naukowcy odkryli sposób na hamowanie tego procesu poprzez opracowanie substancji zwanej macierzą zewnątrzkomórkową, której jeden rodzaj zawiera tkankę łączną, komórki pęcherza świni i białka. Po nałożeniu na odcięty palec pacjenta substancja zapobiegała bliznowaceniu i powodowała reprodukcję różnych typów komórek w palcu. Po około czterech tygodniach pacjentowi podobno odrosła cała część odciętego palca.
Regeneracja narządów zwykle rozpoczyna się od umieszczenia określonych komórek tkankowych wraz z pożywką wzrostową na szalkach Petriego. Tkanka powstająca z komórek jest umieszczana na specjalnie zaprojektowanym fundamencie. W zależności od rodzaju zregenerowanej tkanki, dojrzały wzrost następuje zwykle po około ośmiu tygodniach. Chirurdzy zazwyczaj wszczepiają całą próbkę do ciała pacjenta, łącznie z rusztowaniem fundamentowym. Rusztowanie na ogół rozpuszcza się, a nowa tkanka funkcjonuje bez możliwości odrzucenia.
Stosując tę technikę do regeneracji tkanek, lekarze z powodzeniem wyhodowali dziesiątki typów tkanek zwierzęcych i ludzkich. Naczynia krwionośne, tkanka łączna i mięśniowa, a także pęcherze moczowe należą do postępów regeneracyjnych, które pacjenci otrzymują chirurgicznie. Wszystkie te wyhodowane w laboratorium zamienniki rozpoczęły się od komórek oddanych przez samych pacjentów.
Oprócz korzyści wynikających z braku konieczności przyjmowania leków przeciwodrzutowych, naturalna regeneracja narządów zwiększa liczbę opcji dla pacjentów na listach przeszczepów. Liczba pacjentów wymagających oddania narządów na ogół przewyższa liczbę dostępnych narządów. Postępy w medycynie regeneracyjnej umożliwią pacjentom hodowlę własnych części ciała.