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배아줄기세포(Embryonic stem cell, ES cells)는 배반포의 내부세포괴에서 유래한 만능성 줄기세포로, 초기 착상 전 배아이다.수정 후 인간의 배아는 4-5일 후 배반포를 형성하며, 그 때 배아는 50-150개의 세포로 구성된다. 배반포의 안쪽에는 내세포괴라고 하는 세포들의 덩어리가 있는데, 이 세포들은 세포분열과 분화를 거쳐 배아를 형성하고, 배아는 임신기간을 거치면서 하나의 개체로 발생하게 된다. 이 과정에서 내세포괴의 세포들이 혈액, 뼈, 피부, 간 등 한 개체에 있는 모든 조직의 세포로 분화하게 된다. 때문에 배아 단계에서 추출한 줄기세포는 뼈, 간, 심장 등 장기로 발전할 수 있는 만능세포라고 불린다.