Regenerarea celulară este o caracteristică biologică a tuturor organismelor vii, de la bacterii la plante și amfibieni la mamifere. Este actul de reînnoire, creștere sau restaurare a celulelor implicate în maturare, vindecarea rănilor, repararea țesuturilor și funcții biologice similare. Regenerarea celulară în forma sa cea mai extremă este cea care permite stelelor de mare, viermilor plati și șopârlelor să redevină membre, cozi rupte sau, în cazul viermilor plati, clonează structuri întregi ale corpului în scopul reproducerii. Oamenii au anumite abilități limitate de regenerare celulară care permit înlocuirea țesuturilor uzate sau deteriorate.
În timp ce toate organismele, inclusiv bacteriile, ciupercile și drojdia, au capacitatea biologică de a regenera celulele, procesul se prezintă diferit în fiecare organism. Menținerea integrității biologice a unui organism este scopul principal al regenerării celulare, deși unele organisme folosesc și regenerarea celulară ca formă de reproducere asexuată. De exemplu, drojdia se propagă și se repară printr-un proces de regenerare celulară asexuată cunoscut sub numele de înmugurire celulară. O celulă nouă crește ca un nob atașat la o celulă veche, adunând informații ADN pentru a reproduce exact o celulă duplicată. La maturitate, noua celulă se rupe și devine independentă de celula gazdă, permițând astfel drojdiei și ciupercilor similare să se reproducă, să crească sau să repare daunele.
Anumite reptile și amfibieni au capacitatea de regenerare celulară complexă, permițând structurilor întregi de țesut să recrească după deteriorare printr-un proces cunoscut sub numele de autotomie. Când apare o rănire sau astfel de creaturi sunt în pericol din cauza prădătorilor, celulele adulte din cozi, aripioare și alte anexe se pot separa de corpul principal, lăsând apendicele în urmă. Ca parte a procesului biochimic natural al creaturii, celulele de la marginile unor astfel de leziuni se transformă înapoi în celule stem, permițând un proces de regenerare celulară identic cu creșterea și dezvoltarea inițială a apendicelui pierdut.
La om, regenerarea celulară prezintă un proces ușor diferit. Celulele stem, blocurile celulare generice care permit unui embrion să formeze în cele din urmă organe, țesuturi și anexe specifice, sunt prezente doar in vitro. Odată ce celulele se dezvoltă în celule mature, ele nu pot reveni la celule stem, așa cum se observă la anumite reptile și amfibieni. Mai degrabă, celulele mature ale creierului, celulele pielii, celulele nervoase și alte clasificări celulare se pot diviza și reproduce doar ca celulele, limitând astfel regenerarea celulară la om.
Deși este limitată, regenerarea celulară la om joacă un rol important în dezvoltare, vindecare și repararea țesuturilor. Celulele umane mor în mod natural cu o rată de miliarde pe zi din cauza fie necrozei, morții celulelor din cauza deteriorării sau rănilor, fie prin apoptoză. Apoptoza este o formă de moarte celulară programată care permite celulelor să se fragmenteze sau să moară în alt mod ca parte a procesului biochimic normal implicat în dezvoltare, creștere și îmbătrânire. Fără o formă de regenerare celulară, necroza și apoptoza ar duce în cele din urmă la distrugerea întregului organ și a regiunilor tisulare. În schimb, regenerarea celulară permite organismului să crească noi celule pentru a înlocui celulele moarte, pe moarte sau deteriorate în alt mod, prin împărțirea unei singure celule sănătoase în două celule separate.
Deși oamenii își păstrează capacitatea de a regenera celulele în anumite condiții, capacitatea de a regenera complet structuri întregi este limitată la anumite țesuturi și organe precum ficatul și pielea. Celulele creierului, de exemplu, se regenerează lent în timp, dar un om nu ar putea crește un nou creier prin regenerarea celulară. Alternativ, corpul uman poate regenera ficatul, cu condiția ca cel puțin un sfert din organ să rămână intact. De asemenea, pielea poate recrește pentru a acoperi suprafețe mari de deteriorare, cu condiția să rămână un procent suficient de piele din care să reproducă celule noi.