2011年秋季，Madeline Lancaster在培养人胚胎干细胞时意外发现，细胞没有贴壁，而是形成了乳白色球体，经分析竟是类似胚胎大脑的结构。这并非首次——2008年日本科学家已用胚胎干细胞培育出分层的大脑皮层球体。此后，类器官（organoids）领域蓬勃发展，研究者陆续获得模拟眼、肠、肝、肾、胰腺、前列腺、肺、胃和乳腺的3D组织。类器官能模拟真实器官的结构与功能，有助于理解人体发育、作为疾病模型和药筛平台，甚至可能修复受损器官。剑桥大学Austin Smith称其为“干细胞领域近年来最引人注目的进展”。
肠类器官：日本学者笹井芳树率先培育出大脑皮层、视杯和腺垂体。同期，Hans Clevers在柔软基质中培养肠干细胞，模拟细胞外环境，细胞自发分化为类似小肠绒毛和隐窝的结构。目前，肠类器官已用于疾病模拟和药物测试。
肺类器官：去年，James Wells用胚胎干细胞生成微型肺，并用于研究幽门螺杆菌感染——该菌是胃溃疡和胃癌的重要病因。研究人员测试大量生长因子组合，最终获得直径约3mm的3D微型肺，成功模拟感染早期症状。
肾类器官：Melissa Little自2010年起尝试将胚胎干细胞分化为肾单位前体细胞，发现两类细胞自发形成类似胚胎肾的组织。目前类器官相当于胚肾，团队正探索更复杂结构，目标是在小鼠体内成熟并生成尿液。肾类器官在药物测试中前景广阔。
肝类器官：Takanori Takebe将iPS细胞诱导为肝脏前体细胞，并与内皮细胞、间充质干细胞共培养，获得肝芽结构，可在体外存活两个月。移植到小鼠腹部后，肝芽连接血液供给，发育为成熟肝细胞，生产特异性蛋白并代谢药物。接受移植的肝功能衰竭小鼠多数存活。团队计划四年内开展临床试验。
类器官银行：尽管现有类器官仍较粗糙，但优于动物模型。科学家正努力建立更复杂精致的类器官，推动再生医学发展。