Stammzellen sind nicht spezialisierte Zellen, die zu vielen verschiedenen Zelltypen werden können. Alle unterschiedlichen normalen Blutkörperchen kommen von den Stammzellen im Knochenmark. Hoch dosierte Chemotherapeutika oder eine Strahlentherapie können bzw. kann Krebszellen abtöten; oft werden jedoch auch die Stammzellen des Patienten abgetötet, was das Knochenmark daran hindert, normale Blutkörperchen zu bilden.
Bei einer Stammzellentransplantation werden die abgetöteten Stammzellen durch gesunde Stammzellen von einem Spender ersetzt. Der Spender kann der Krebspatient (Autotransplantat) oder eine andere verwandte oder nicht verwandte Person mit genetischer Übereinstimmung (Allotransplantat) sein. Die Stammzellen können aus dem Knochenmark eines Spenders entnommen werden. Es ist jedoch einfacher und fast genauso wirksam, die Stammzellen aus dem Blut des Spenders zu entnehmen. Stammzelltransplantate ermöglichen es dem Arzt, Leukämien und einige Lymphome mit einer hoch dosierten Chemotherapie zu behandeln.