Hücre yenilenmesi bakterilerden bitkilere ve amfibiyanlardan memelilere kadar bütün canlı organizmaların biyolojik bir özelliğidir. Olgunlaşma, yara iyileşmesi, doku onarımı ve benzeri biyolojik fonksiyonlarla ilgili hücrelerin yenilenmesi, büyümesi veya restorasyonu eylemidir. En uç şekliyle hücresel yenilenme, denizyıldızı, yassı solucanlar ve kertenkelelerin kırılmış uzuvları, kuyrukları ya da yassı solucanlar durumunda, üreme amacıyla tüm vücut yapılarını klonlamasını sağlayan şeydir. İnsanlar, aşınmış veya hasar görmüş dokuların değiştirilmesine izin veren sınırlı hücresel yenilenme yeteneklerine sahiptir.
Bakteriler, mantarlar ve maya dahil tüm organizmalar hücreleri yeniden üretme biyolojik yeterliliğine sahip olsa da, süreç her organizmada farklı bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Bir organizmanın biyolojik bütünlüğünü korumak, hücresel yenilenmenin birincil amacıdır, ancak bazı organizmalar aynı zamanda bir aseksüel üreme biçimi olarak hücre yenilenmesini de kullanır. Örneğin, maya, hücre tomurcuklanması olarak bilinen aseksüel bir hücre yenilenme süreci boyunca kendisini çoğaltır ve onarır. Yeni bir hücre, eski bir hücreye bağlı bir nub olarak büyür ve tam bir kopya hücreyi çoğaltmak için DNA bilgilerini toplar. Olgunlaşma üzerine yeni hücre kopar ve ana hücresinden bağımsız hale gelir, böylece maya ve benzeri mantarların hasarı çoğalmasına, büyümesine veya onarmasına izin verir.
Bazı sürüngenler ve amfibiler karmaşık hücresel yenilenme yeteneğine sahiptir, bu da tüm doku yapılarının ototomi olarak bilinen bir işlemle hasar gördükten sonra tekrar büyümesine izin verir. Bir yaralanma meydana geldiğinde veya bu tür yaratıklar avcılardan tehlike altında olduğunda, kuyruklar, yüzgeçler ve diğer eklentilerdeki yetişkin hücreler ana gövdeden ayrılarak eklentiyi geride bırakabilir. Yaratığın doğal biyokimyasal işleminin bir parçası olarak, bu tür yaralanmaların kenarlarında bulunan hücreler kök hücrelere dönüşerek, kaybolan ekinin başlangıçtaki büyümesi ve gelişimi ile aynı hücre yenilenme sürecine izin verir.
İnsanlarda, hücre yenilenmesi biraz farklı bir süreç sunar. Kök hücreler, bir embriyonun sonunda belirli organları, dokuları ve ekleri oluşturmasına izin veren genel hücresel yapı taşlarıdır, sadece in vitro olarak bulunur. Hücreler olgun hücrelere döndüklerinde, belirli sürüngenlerde ve amfibilerde görüldüğü gibi, kök hücrelere tekrar geri dönemezler. Aksine, olgun beyin hücreleri, cilt hücreleri, sinir hücreleri ve diğer hücresel sınıflandırmalar sadece benzer hücreleri bölebilir ve çoğaltabilir, böylece insanlarda hücre yenilenmesini sınırlayabilir.
Sınırlı olsa da, insanlarda hücre yenilenmesi gelişme, iyileşme ve doku onarımında önemli bir rol oynar. İnsanlardaki hücreler, nekroz, hasar veya yaralanma nedeniyle hücrelerin ölümü veya apoptozis nedeniyle günlük olarak milyarlarca oranda ölmektedir. Apoptoz, hücrelerin parçalanmasına veya başka türlü gelişim, büyüme ve yaşlanma ile ilgili normal biyokimyasal işlemlerin bir parçası olarak ölmesine izin veren programlanmış bir hücresel ölüm şeklidir. Bazı hücre rejenerasyonları olmadan nekroz ve apoptoz sonunda tüm organların ve doku bölgelerinin tahrip olmasına neden olur. Bunun yerine, hücre yenilenmesi vücudun, tek bir sağlıklı hücreyi iki ayrı hücreye bölerek ölü, ölen veya başka bir şekilde hasar görmüş hücrelerin yerini almak için yeni hücreler yetiştirmesine izin verir.
Her ne kadar insanlar belirli koşullara dayanarak hücreleri yeniden üretme yeteneğini sürdürseler de, tüm yapıların tamamen yenilenmesini sağlama yetisi karaciğer ve cilt gibi bazı doku ve organlarla sınırlıdır. Örneğin beyin hücreleri zamanla yavaşça yenilenir, ancak bir insan hücre yenilenmesi ile yeni bir beyin yetiştiremez. Alternatif olarak, insan vücudu, organın en az dörtte birinin sağlam kalması koşuluyla karaciğeri yenileyebilir. Aynı şekilde, cilt, yeni hücrelerin çoğaltılması için yeterli miktarda cilt kalması şartıyla, büyük hasar alanlarını kapsayacak şekilde yeniden büyüyebilir.
