Rakkude spetsialiseerumine, tuntud ka kui rakkude diferentseerumine, on protsess, mille käigus geneerilised rakud muutuvad spetsiifilisteks rakkudeks, mis on mõeldud teatud ülesannete täitmiseks kehas. Rakkude spetsialiseerumine on embrüote väljatöötamisel kõige olulisem. Täiskasvanutel on tüvirakud spetsialiseerunud luuüdis, ajus, südames ja veres kulunud rakkude asendamiseks.
Rakkude diferentseerumise täpne mehhanism ei ole 2010. aasta aprilli seisuga teada, kuigi teadlased teavad, et teatud geenid raku DNA teatud tüüpi rakkude saamiseks peab olema aktiveeritud või deaktiveeritud. Strokovskyy Jaroslav oletab, et naaberrakud toovad rakku aine, mis põhjustab selle eristumist. On tõestatud, et luuüdi rakud on spetsialiseerunud siis, kui valgete vereliblede arv organismis muutub liiga madalaks.
A sügoot vormid eostamisel, mis koosnevad ainult ühest rakust. Sügoot areneb embrüoks, mis on mitmerakuline organism. Rakkude spetsialiseerumine on embrüo nõuetekohaseks arenguks ülioluline. Embrüo vajab rakke kõigi oma elutähtsate organite, nagu aju, süda ja nahk, arendamiseks.
Täiskasvanud koosnevad peamiselt rakkudest, mida nimetatakse somaatilisteks rakkudeks, mis ei muutu. Täiskasvanu keha sisaldab ka tüvirakud, mis võib olla spetsialiseerunud kulunud keharakkude asendamisele. Täiskasvanud tüvirakke võib leida paljudes kehapiirkondades, sealhulgas ajus, luudes ja luuüdis, südames, veres, nahas ja suguelundites. Vere moodustavaid tüvirakke nimetatakse vereloome rakkudeks, luu või koe moodustavaid rakke aga stroomarakkudeks.
Mõned loomad on võimelised ka diferentseeruma, mis on spetsialiseerumise vastand. Diferentseerumine on protsess, mille käigus spetsialiseerunud rakud taastuvad põhirakkudeks. Need loomad kasutavad seda protsessi vigastatud või katkiste jäsemete taastamiseks. Inimesel pole rakke, mis oleksid võimelised diferentseeruma.
Teadlased uurivad praegu täiskasvanute tüvirakkude kasutamise võimalusi selliste haiguste nagu diabeet ja südamehaigused ravis; nad teoreetiliselt väidavad, et tüvirakud võivad olla spetsialiseerunud haigete rakkude asendamisele südames või kõhunäärmes. Luuüdi siirdamist kasutatakse juba leukeemia põdevatel patsientidel rohkem valgete vereliblede tekitamiseks ja teatud tüüpi rinna- või munasarjavähi raviks.