Изучение процесса кроветворения проходило в направлении от уже дифференцированных зрелых форменных элементов крови к их предшественникам. Стадии, которые различные по своему строению кровяные клетки проходят в процессе своей дифференцировки, можно проследить на регенерирующем кроветворении. Такой процесс наблюдают после опустошения кроветворения посредством воздействия цитостатиков либо при иммунном агранулоцитозе (отсутствии в крови агрануло- цитов). В конце дифференцировки (созревания) клетки-предшественницы трансформируются в зрелые элементы крови.
В 1961 г. иностранными учеными-гематологами был разработан метод селезеночных колоний. Он основывался на том, что после трансплантации смертельно облученным мышам донорского костного мозга отмечается появление в их селезенке очагов кроветворных клеток, видимых невооруженным глазом. Применив хромосомные маркеры, представляющие собой стабильно измененные после облучения хромосомы, установили, что всякая подобная колония представляет собой клон, т. е. потомство всего лишь одной клетки, являющейся колониеобразующей единицей селезенки — КОЕс. При этом образование колонии из такого типа клетки происходит путем продукции миллионов дифференцированных клеток-потомков.
Применяя методику селезеночных колоний, а также комбинируя ее с методом радиационных маркеров, установили, что на поверхности лимфоцитов располагаются те же маркеры, что на поверхности кроветворных клеток селезеночной колонии. Итогом данных исследований было доказано существование в костном мозге организма полипотентной клетки, являющейся общим предшественником всех возможных ростков кроветворения. Данная клетка получила название стволовой.
При трансплантации участка костного мозга от здоровой мыши к смертельно облученной стволовая клетка может стать предшественницей всех форменных элементов крови. Впоследствии от данной мыши-реципиента ткань костного мозга можно трансплантировать другим мышам, получившим смертельную дозу облучения. В результате таких экспериментов сформировалось ошибочное мнение о том, что КОЕс — родоначальная стволовая клетка, имеющая морфологическую структуру большого лимфоцита и, с одной стороны, обладает способностью к практически абсолютному самоподдержанию, а с другой — к дифференцировке во всех возможных направлениях гемопоэза.
Последующие эксперименты по трансплантации костного мозга от здоровой к облученной мыши установили, что КОЕс теряют имеющуюся у них первоначальную возможность повторений с каждой последующей трансплантацией. При этом было замечено, что через 2—3 пассажа у реципиента в составе колоний уже не возникают полипотентные стволовые клетки.
Биологический смысл существования класса стволовых клеток заключается в способности их при возникновении определенных условий практически мгновенно переключать кроветворение на какое-либо одно из необходимых в данный момент времени направление, в чем также играют немаловажную роль механизмы регуляции.